【文/觀察者網(wǎng)專欄作者  李會超】

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，會與地球的磁場發(fā)生作用。強烈的太陽風(fēng)暴會引起地磁場的劇烈變化，對航天、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，如果超強太陽風(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)造成萬億美元級別的巨大損失。

去年8月11日，帕克太陽風(fēng)探測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。與以往的探測器相比，帕克太陽探測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，對帕克太陽探測器的所取得的第一批成果進(jìn)行了報道。

這批讓人先睹為快的成果，雖然距離完全實現(xiàn)帕克太陽探測器的科學(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，我國在空間太陽觀測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)。這一理論推測雖然一開始被學(xué)界否定，但很快便被探測器在太空中的實測數(shù)據(jù)所證實。

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?，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：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，研究者們試圖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，太陽對流層中的動能轉(zhuǎn)化為了磁場能，再由磁場傳輸?shù)饺彰嶂?，并再次轉(zhuǎn)換為等離子體的內(nèi)能和動能。

然而，對于磁場能量轉(zhuǎn)換的具體物理過程，則仍存在爭議?？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，對于物理過程發(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。造成這種爭議現(xiàn)象的原因，很大程度上是因為人們無法獲取太陽風(fēng)源區(qū)的實測數(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)實測數(shù)據(jù)，而目前大部分太陽風(fēng)觀測數(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過程的“果”，因而難以探求“因”。同時，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)的地方對日冕進(jìn)行相對細(xì)致的遙感觀測，但這些探測所帶來的信息終究無法替代實地測量的信息。