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李會(huì)超:沒有自己的太陽觀測(cè)衛(wèi)星,中國錯(cuò)失前沿性原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)
最后更新: 2019-12-13 13:56:55【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 李會(huì)超】
除了給予地球光和熱外,太陽也已另一種方式影響著我們的地球。一種被稱作“太陽風(fēng)”的高速等離子體流時(shí)刻從太陽上涌出,并向太陽系的深處奔去。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)造成萬億美元級(jí)別的巨大損失。
去年8月11日,帕克太陽風(fēng)探測(cè)器在美國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,帕克太陽探測(cè)器將前所未有的靠近太陽,揭開太陽風(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),我國在空間太陽觀測(cè)方面也取得了突破性的進(jìn)展,使中國科學(xué)家在未來有望在該領(lǐng)域有更大的作為。
靠近太陽的觀測(cè)帶來新發(fā)現(xiàn)
1958年,太陽風(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,使太陽大氣中的等離子體逃脫了太陽引力的束縛,被逐漸加速并最終達(dá)到超音速,形成了太陽風(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)。
太陽釋放的能量來自于太陽內(nèi)部的核聚變反應(yīng)。從太陽內(nèi)部到我們?nèi)庋劭梢姷奶柟馇颍瑴囟入S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、過渡區(qū)和日冕中,反常的現(xiàn)象發(fā)生了。太陽大氣中等離子體溫度從六千多度猛增到了百萬度,進(jìn)而獲得了可以形成太陽風(fēng)的條件。在六十年的太陽風(fēng)研究過程中,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風(fēng)加速的機(jī)理,將帕克的太陽風(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)換的具體物理過程,則仍存在爭(zhēng)議??傮w上,大致可以將目前的主流學(xué)說劃分為“磁重聯(lián)”和“阿爾芬波”兩派。同時(shí),對(duì)于物理過程發(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法獲取太陽風(fēng)源區(qū)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。
上世紀(jì)七十年代發(fā)射的太陽神A、太陽神B探測(cè)器曾經(jīng)獲取到了距離太陽中心約65 Rs(Rs為太陽半徑)的太陽風(fēng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),而目前大部分太陽風(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,日冕加熱和太陽風(fēng)加速過程已經(jīng)完成,人們看到的是這兩個(gè)過程的“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)所帶來的信息終究無法替代實(shí)地測(cè)量的信息。
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本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)。
- 責(zé)任編輯: 柳葉刀 
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