美國宇航局親吻太陽的帕克太陽探測器發(fā)現(xiàn)“快速”太陽風的來源

2025-12-08 13:11:16 分類：知識 閱讀(2)

一個藝術(shù)家的概念，美國宇航局的美國帕克太陽探測器觀察太陽。(圖片鳴謝:NASA/約翰·霍普金斯APL/史蒂夫·格里本)
（神秘的宇航陽的陽風地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（羅伯特·李）：美國宇航局接觸太陽的帕克太陽探測器已經(jīng)足夠接近我們的恒星，以發(fā)現(xiàn)太陽風的局親細節(jié)——包括它的起源，太陽大氣中的吻太“冕洞”。
有了這些信息，帕克科學(xué)家們現(xiàn)在可能能夠更好地預(yù)測太陽風暴，太陽探測太陽風暴可以增強我們星球上的現(xiàn)太極光，但也可以破壞通信和電力基礎(chǔ)設(shè)施，快速并對衛(wèi)星、美國航天器甚至宇航員構(gòu)成威脅。宇航陽的陽風
一項新的局親研究報告稱，帕克太陽探測器跟蹤太陽風——一股從太陽連續(xù)流出的吻太帶電粒子流——回到它產(chǎn)生的地方。這使得研究人員能夠看到太陽風的帕克特征，這些特征在它離開太陽外層大氣或日冕時丟失，太陽探測并在它作為相對均勻的氣流到達地球之前丟失。
航天器看到組成太陽風的高能粒子流與冕洞內(nèi)所謂的“超級顆粒流”相匹配。這一發(fā)現(xiàn)指出這些區(qū)域是“快速”太陽風的來源，這種太陽風可以在太陽兩極看到，速度高達170萬英里/小時(270萬公里/小時)，比噴氣式戰(zhàn)斗機的最高速度快1000倍左右。
日冕洞被認為是在磁力線從太陽表面出現(xiàn)但沒有返回那里的區(qū)域形成的。這導(dǎo)致開放的場線擴散到太陽周圍的空間。
在我們這顆恒星11年活動周期的平靜期，通常會在太陽的兩極發(fā)現(xiàn)冕洞。這意味著從冕洞出現(xiàn)的太陽風通常不會射向地球。但是當太陽變得更加活躍，其磁場“翻轉(zhuǎn)”，轉(zhuǎn)換磁極，冕洞變得更加廣泛，這些強大的帶電粒子流可以指向我們的星球。研究小組成員說，這些知識和這些新的結(jié)果可以幫助預(yù)測潛在的破壞性太陽風暴。
“風將大量信息從太陽帶到地球，因此理解太陽風背后的機制對于地球上的實際原因非常重要，”團隊共同領(lǐng)導(dǎo)者、馬里蘭大學(xué)帕克分校教授詹姆斯·德雷克在一份聲明中說?！斑@將影響我們理解太陽如何釋放能量并引發(fā)地磁風暴的能力，這對我們的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成威脅?！?br>太陽雨
團隊成員說，冕洞像蓮蓬頭一樣工作，從磁場從太陽表面延伸出來的均勻間隔的“亮點”噴射帶電粒子。這產(chǎn)生了大約18000英里(29000公里)寬的漏斗，在地球上被視為冕洞內(nèi)明亮的“噴射流”。
該團隊認為，當方向相反的磁場在這些漏斗中相互通過時，磁力線會斷裂，然后重新連接。正是這個被稱為磁場重聯(lián)的過程，造成了我們所看到的太陽風中的帶電粒子。
科學(xué)家們確定這一點是因為一些觀察到的粒子的速度比太陽風的平均速度快10倍——這只有在磁重聯(lián)這樣的強大現(xiàn)象下才有可能。團隊成員說，這樣的速度對于簡單地在等離子體上沖浪的粒子來說是不可能的。
“光球被對流細胞覆蓋，就像在一個沸騰的鍋里，更大規(guī)模的對流流動被稱為超級顆?；毖芯抗餐撠熑恕⒓又荽髮W(xué)伯克利分校物理學(xué)教授斯圖爾特·貝爾(Stuart Bale)在同一份聲明中說。(光球?qū)邮翘柕谋砻妗?
“在這些超級肉芽細胞相遇并向下移動的地方，它們將路徑中的磁場拖入這種向下的漏斗，”貝爾補充道?！澳抢锏拇艌鲎兊梅浅姡驗樗豢ㄗ×?。這就像是一勺磁場進入下水道?！?br>貝爾補充說，當研究小組查看帕克太陽探測器接近太陽時收集的數(shù)據(jù)時，他們看到了這些小排水溝或漏斗的空間分離。
“重要的結(jié)論是，正是這些漏斗結(jié)構(gòu)中的磁場重聯(lián)提供了快速太陽風的能量來源，”貝爾說?！八粌H僅來自冕洞的任何地方；它在這些超級肉芽細胞的冕洞內(nèi)被亞結(jié)構(gòu)化。它來自這些與對流相關(guān)的小束磁能。我們認為，我們的結(jié)果是強有力的證據(jù)，證明是重新連接在起作用。”
近距離親自探索快速太陽風的起源
從地球上研究太陽風的細節(jié)是不可能的，因為當它經(jīng)過9300萬英里(1.5億公里)到達我們的星球并撞擊其磁場時，氣流已經(jīng)變成了磁場和質(zhì)子、電子和氦核等帶電粒子的均勻流。
帕克太陽探測器于2018年8月12日發(fā)射。截至2023年3月17日，該航天器已經(jīng)15次接近太陽，接近380萬英里(610萬公里)，以高達365，000英里/小時(587，000公里/小時)的速度掠過恒星。因此，帕克離得足夠近，可以在太陽風消失前看到它們的細節(jié)。
“一旦你低于這個高度，25或30個太陽半徑[大約1100萬到1300萬英里]左右，太陽風的演變就會少得多，而且更加結(jié)構(gòu)化——你會看到更多太陽上的印記，”貝爾說。
2021年，該航天器在距離太陽表面約520萬英里(840萬公里)的范圍內(nèi)通過，并穿過物質(zhì)射流，而不僅僅是湍流。研究小組追蹤這些噴射流，將其追溯到光球?qū)由系木凼艌龊统壢庋考毎?br>然而，該團隊當時不確定的是，這些帶電粒子是否正在被磁重聯(lián)的彈弓般的作用加速，或者它們是否正在來自太陽的熱等離子體波上沖浪。粒子的高能狀態(tài)告訴研究小組，前一種機制負責加速帶電粒子，這也得到等離子體中稱為阿爾芬波的湍流的推動。
“我們的解釋是，這些重聯(lián)流出的噴流在傳播時激發(fā)了阿爾芬波，”貝爾說?！斑@是從地球的磁尾上觀察到的眾所周知的現(xiàn)象，那里也有類似的過程?！?br>帕克太陽探測器的進一步數(shù)據(jù)，因為它在未來的接近過程中接近太陽約400萬英里(640萬公里)，可以幫助該團隊證實他們的理論。但這可能會因太陽即將進入太陽活動高峰期而變得復(fù)雜，這是一個混亂而激烈的活動時期。
貝爾說:“在太陽探測器任務(wù)的開始，我們將把這個東西發(fā)射到太陽周期最安靜、最沉悶的部分，這讓人有些驚愕?！薄暗艺J為，如果沒有這一點，我們永遠也不會理解這一點。那會太亂了。我認為我們很幸運，我們在太陽活動極小期發(fā)射了它?！?br>該團隊的研究詳細發(fā)表在今天(6月7日)在線發(fā)表在《自然》雜志上的一篇論文中。