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【文/觀察者網(wǎng)專欄作者  李會(huì)超】

除了給予地球光和熱外，太陽(yáng)也已另一種方式影響著我們的地球。一種被稱作“太陽(yáng)風(fēng)”的高速等離子體流時(shí)刻從太陽(yáng)上涌出，并向太陽(yáng)系的深處奔去。當(dāng)它到達(dá)地球附近時(shí)，會(huì)與地球的磁場(chǎng)發(fā)生作用。強(qiáng)烈的太陽(yáng)風(fēng)暴會(huì)引起地磁場(chǎng)的劇烈變化，對(duì)航天、供電、通訊、航空、導(dǎo)航等一系列領(lǐng)域和技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生災(zāi)害性的影響。據(jù)估計(jì)，如果超強(qiáng)太陽(yáng)風(fēng)暴正面襲擊地球，僅難以修復(fù)的電網(wǎng)癱瘓，就將給北美地區(qū)造成萬(wàn)億美元級(jí)別的巨大損失。

去年8月11日，帕克太陽(yáng)風(fēng)探測(cè)器在美國(guó)卡納維拉爾角空軍基地由Delta-4重型火箭發(fā)射升空。與以往的探測(cè)器相比，帕克太陽(yáng)探測(cè)器將前所未有的靠近太陽(yáng)，揭開太陽(yáng)風(fēng)產(chǎn)生原理的秘密。12月4日，《自然》雜志發(fā)表了4篇論文，并專門配以新聞和綜述文章，對(duì)帕克太陽(yáng)探測(cè)器的所取得的第一批成果進(jìn)行了報(bào)道。

這批讓人先睹為快的成果，雖然距離完全實(shí)現(xiàn)帕克太陽(yáng)探測(cè)器的科學(xué)目標(biāo)尚有距離，但在最開始兩次接近太陽(yáng)就能有眾多的新發(fā)現(xiàn)，也給了科學(xué)家們更多的信心和期待。與此同時(shí)，我國(guó)在空間太陽(yáng)觀測(cè)方面也取得了突破性的進(jìn)展，使中國(guó)科學(xué)家在未來(lái)有望在該領(lǐng)域有更大的作為。

靠近太陽(yáng)的觀測(cè)帶來(lái)新發(fā)現(xiàn)

1958年，太陽(yáng)風(fēng)的發(fā)現(xiàn)者尤金·帕克博士提出，由于日冕底部的高溫，日冕中存在著比較大的壓強(qiáng)梯度力，使太陽(yáng)大氣中的等離子體逃脫了太陽(yáng)引力的束縛，被逐漸加速并最終達(dá)到超音速，形成了太陽(yáng)風(fēng)。這一理論推測(cè)雖然一開始被學(xué)界否定，但很快便被探測(cè)器在太空中的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)所證實(shí)。

太陽(yáng)釋放的能量來(lái)自于太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng)。從太陽(yáng)內(nèi)部到我們?nèi)庋劭梢?jiàn)的太陽(yáng)光球，溫度隨著與中心距離的增加而逐漸降低，這也符合我們?nèi)粘Ｉ钪械某ＷR(shí)：距離熱源越遠(yuǎn)，溫度越低。然而在光球以上的色球、過(guò)渡區(qū)和日冕中，反常的現(xiàn)象發(fā)生了。太陽(yáng)大氣中等離子體溫度從六千多度猛增到了百萬(wàn)度，進(jìn)而獲得了可以形成太陽(yáng)風(fēng)的條件。在六十年的太陽(yáng)風(fēng)研究過(guò)程中，研究者們?cè)噲D搞清這一反常升溫現(xiàn)象的原因，解釋日冕加熱和太陽(yáng)風(fēng)加速的機(jī)理，將帕克的太陽(yáng)風(fēng)理論進(jìn)一步完善，形成更加自洽的物理圖像。目前，研究者們普遍認(rèn)同，太陽(yáng)對(duì)流層中的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為了磁場(chǎng)能，再由磁場(chǎng)傳輸?shù)饺彰嶂?，并再次轉(zhuǎn)換為等離子體的內(nèi)能和動(dòng)能。

然而，對(duì)于磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)換的具體物理過(guò)程，則仍存在爭(zhēng)議?？傮w上，大致可以將目前的主流學(xué)說(shuō)劃分為“磁重聯(lián)”和“阿爾芬波”兩派。同時(shí)，對(duì)于物理過(guò)程發(fā)生的具體圖像的不同構(gòu)想，又在這兩派中形成了諸多具體的理論模型。造成這種爭(zhēng)議現(xiàn)象的原因，很大程度上是因?yàn)槿藗儫o(wú)法獲取太陽(yáng)風(fēng)源區(qū)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

上世紀(jì)七十年代發(fā)射的太陽(yáng)神A、太陽(yáng)神B探測(cè)器曾經(jīng)獲取到了距離太陽(yáng)中心約65 Rs（Rs為太陽(yáng)半徑）的太陽(yáng)風(fēng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，而目前大部分太陽(yáng)風(fēng)觀測(cè)數(shù)據(jù)都獲取于1AU(AU為天文單位，即日地平均距離，1AU=215Rs)甚至更遠(yuǎn)的位置。在這些位置，日冕加熱和太陽(yáng)風(fēng)加速過(guò)程已經(jīng)完成，人們看到的是這兩個(gè)過(guò)程的“果”，因而難以探求“因”。同時(shí)，雖然科學(xué)家們可以用地面上或太空中的望遠(yuǎn)鏡，在距離太陽(yáng)較遠(yuǎn)的地方對(duì)日冕進(jìn)行相對(duì)細(xì)致的遙感觀測(cè)，但這些探測(cè)所帶來(lái)的信息終究無(wú)法替代實(shí)地測(cè)量的信息。