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如果請你畫一個太陽，你很可能會在紙上畫一個亮黃色的圓圈——實(shí)際上這還挺準(zhǔn)確的，因?yàn)樘柺且粋€高溫氣體球，其表面（被稱為光球?qū)樱?/span>發(fā)出明亮的黃光。黃色是由光球的溫度決定的，光球的溫度大約為5500攝氏度。
在日全食的時候，太陽的外層大氣，也就是日冕，是一個明亮的圈，月亮則擋住了其余的光。日冕由等離子體組成。大約80年前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，日冕的溫度實(shí)際上比太陽表面溫度要高得多，可達(dá)幾百萬攝氏度。為什么日冕溫度會這么高？這是太陽物理學(xué)領(lǐng)域中最大的謎題。
日冕的高溫導(dǎo)致一種被稱為太陽風(fēng)的等離子體流持續(xù)噴出。太陽風(fēng)由帶電粒子組成，主要是質(zhì)子和氦核，沿著太陽的磁力線運(yùn)動。但是太陽如何使太陽風(fēng)加速是另一個巨大的謎團(tuán)。幸運(yùn)的是，NASA的帕克太陽探測器和太陽進(jìn)行了有史以來最親密的接觸，并開始回答這些和其他許多問題。其中第一批結(jié)果剛剛發(fā)表在《自然》期刊上（共四篇論文）。
○ 圖片來源：NASA's Goddard Space Flight Center
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最初探索太陽奧秘的想法可以追溯到20世紀(jì)50年代，但太陽附近的惡劣環(huán)境對當(dāng)時的航天器技術(shù)來說太有挑戰(zhàn)了。2018年，帕克太陽探測器發(fā)射升空。它目前處于橢圓軌道上，每5個月接近太陽一次。未來幾年，它將利用金星的引力越來越靠近太陽。在2024年最接近太陽的時候，它距離太陽將僅有600多萬千米。盡管這個數(shù)字聽起來仍然相當(dāng)大，但已經(jīng)比任何航天器離太陽都近得多。
在今年9月1日完成最近一次近距離接觸后，探測器目前已經(jīng)完成了三次任務(wù)。在每一次任務(wù)中，探測器都在離太陽表面約2400萬千米的距離飛行。探測器上的設(shè)備可以直接測量太陽風(fēng)等離子體和探測器周圍的電磁場。探測器還會測量高能粒子，探測器上甚至還配備了成像儀器，可以拍攝日冕的照片。到目前為止，探測器和太陽的近距離接觸揭示了大量新的物理現(xiàn)象。
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帕克太陽探測器的主要目標(biāo)之一是發(fā)現(xiàn)“慢”太陽風(fēng)的來源，以及它是如何在太陽高溫的大氣中加速的。
來自太陽的大量粒子是兩種流的混合，一種流動速度是另一種的兩倍。所謂的“快”太陽風(fēng)，其速度在每秒500到1000千米之間。研究人員已經(jīng)知道，它們來自太陽南北兩極的大日冕洞。日冕洞與太陽黑子有關(guān)，是比周圍日冕溫度低、密度小的區(qū)域。但人們對“慢”太陽風(fēng)的來源知之甚少，這種太陽風(fēng)密度更大，但速度只有“快”太陽風(fēng)的一半左右。
現(xiàn)在，帕克的數(shù)據(jù)表明，緩慢的太陽風(fēng)是從太陽赤道附近的小日冕洞流出的。在每一次近距離接觸中，探測器都會在一個日冕洞上方停留長達(dá)一周的時間，太陽風(fēng)粒子從這個日冕洞中沿著磁力線涌出，流過探測器，探測器上的設(shè)備可以直接觀察到太陽表面的情況。
○ 近日環(huán)境。| 參考來源：Nature
解開謎團(tuán)的同時，帕克也提出了許多新的問題。它的首批觀測結(jié)果表明，風(fēng)速和磁場的變化比近地觀測到的變化大得多。例如，磁場傳感器探測到了磁場方向的大幅度翻轉(zhuǎn)。
我們不知道這些翻轉(zhuǎn)到底是什么。但測量結(jié)果表明，它們與太陽風(fēng)流出的速度增加是一致的。這種情況是通過短暫而強(qiáng)烈的“噴流”發(fā)生的，也就是太陽風(fēng)的流速在幾分鐘內(nèi)增加。每一次等離子體波都伴隨著周圍磁場的突然翻轉(zhuǎn)。科學(xué)家認(rèn)為，他們看到的可能是磁場中的S形波紋，就好像太陽表面附近的什么東西抓住了磁力線，像鞭子一樣折斷了它。
探測器上的儀器還探測到許多較小的電磁場波動。我們從先前的測量中已經(jīng)知道它們的存在，但是它們在太陽附近的強(qiáng)度確實(shí)令人驚訝。這表明它們實(shí)際上可能在加熱日冕，以及加速太陽風(fēng)方面起著重要的作用。
○ 帕克太陽探測器觀測到的磁力線彎曲現(xiàn)象示意圖 | 圖片來源：NASA's Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Lab/Adriana Manrique Gutierrez
另一個有趣的發(fā)現(xiàn)是在太陽耀斑（日冕中紫外線的明亮爆發(fā)）之后。探測器測量了在日冕活躍區(qū)中被加速的粒子。這些粒子到達(dá)的時間表明，它們和太陽之間的距離比預(yù)測的要長。由于高能粒子沿著太陽磁力線運(yùn)動，這一較長的運(yùn)動時間表明，太陽和探測器之間的磁場結(jié)構(gòu)比以前想象的要復(fù)雜。
成像儀器還看到太陽附近日冕物質(zhì)拋射的特征。這些是來自日冕的物質(zhì)大爆發(fā)。研究這些爆發(fā)對我們的社會非常重要。如果大型日冕物質(zhì)拋射撞擊地球，會造成很多干擾，例如斷電、GPS信號丟失、無線電通信中斷以及對航空旅行者和宇航員的傷害。
另一個令人驚訝的是，在每一次探測器飛過近日點(diǎn)的時候，有大量塵埃顆粒不斷向探測器襲來。這些塵埃顆?？赡苄∮谝晃⒚?，很可能是小行星或彗星的碎片，它們在太陽附近熔化，留下了被困在這里的塵埃。這些塵?，F(xiàn)在正圍繞太陽旋轉(zhuǎn)，科學(xué)家懷疑撞擊探測器的大部分塵埃正受到光壓向外噴射，并注定要完全逃離太陽系。
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即使取得第一批結(jié)果之后，仍有許多問題懸而未決。帕克帶來的大量信息肯定會讓研究人員在未來的幾年里忙得不可開交。然而，接近太陽已經(jīng)被證明是絕對值得的。在未來的幾年里，太空飛行器技術(shù)將更進(jìn)一步，先進(jìn)的儀器將使許多新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)成為可能。或許這些測量結(jié)果很快將幫助我們改寫教科書，并解開太陽最大的謎團(tuán)——為什么太陽日冕如此熾熱，以及太陽風(fēng)是如何加速的。
