美国宇航局探测器揭示太阳风暴的起源
去年年底，美国宇航局（NASA）的帕克太阳探测器（Parker Solar Probe）破纪录地经过太阳，从太阳大气层中捕捉到了令人惊叹的新图像。 这些新发布的图像比以往任何时候都更接近太阳，正在帮助科学家更好地了解太阳对太阳系的影响，包括可能影响地球的事件。 去年年底，美国宇航局 （NASA） 的帕克太阳探测器 （Parker Solar Probe） 破纪录地经过太阳时，从太阳内部捕捉到了令人惊叹的新图像大气层。 这些新发布的图像比以往任何时候都更接近太阳，正在帮助科学家更好地了解太阳对太阳系的影响，包括可能影响地球的事件。 “帕克太阳探测器再次将我们带入了我们最近的恒星的动态大气层中，”华盛顿 NASA 总部科学任务局副局长 Nicky Fox 说。 “我们正在目睹太空天气对地球的威胁开始的地方，用我们的眼睛，而不仅仅是用模型。 这些新数据将帮助我们大大改进我们的太空天气预报，以确保宇航员的安全，并保护我们在地球和整个太阳系的技术。 帕克太阳探测器于 12 月开始最接近太阳。 2024 年 24 日，在距离太阳表面仅 380 万英里的地方飞行。 当它掠过太阳的外层大气（称为日冕）时，在近日点周围的几天里，它以一系列科学仪器，包括用于太阳探测器的宽视场成像仪 （WISPR）。 新的 WISPR 图像揭示了日冕和太阳风，这是来自太阳的源源不断的带电粒子流，在太阳系中肆虐。 太阳风在整个太阳系中膨胀，产生广泛的影响。 它与来自太阳的物质和磁流一起，有助于产生极光，剥离行星大气层，并感应出可以使电网不堪重负并影响地球的通信。 了解太阳风的影响，首先要了解它在太阳的起源。 ：WISPR 图像让科学家们更仔细地了解太阳风从日冕中释放后不久会发生什么。 这些图像显示了太阳磁场方向从北向南切换的重要边界，称为日球层洋流片。 它还捕获了多个日冕质量的碰撞弹射 （CME） - 带电粒子的大爆发，是太空天气的关键驱动因素 - 首次以高分辨率显示。 “在这些图像中，我们看到 CME 基本上是相互堆积的，”约翰霍普金斯大学应用物理实验室的 WISPR 仪器科学家 Angelos Vourlidas 说，该实验室在马里兰州劳雷尔设计、建造和运营了这艘航天器。 “我们正在使用它来弄清楚 CME 是如何合并在一起的，这对太空来说可能很重要天气。 当 CME 发生碰撞时，它们的轨迹可能会发生变化，从而更难预测它们最终会走向何方。 它们的合并还可以加速带电粒子并混合磁场，这使得 CME 的影响对太空中的宇航员和卫星以及地面技术的潜在危险更大。 派克太阳探测器的特写视图有助于科学家更好地为地球及其他地区的此类太空天气影响做好准备。 放大太阳风的起源 太阳风是1958 年由杰出的日光物理学家尤金·帕克 （Eugene Parker） 首次提出理论。 他关于太阳风的理论在当时遭到批评，彻底改变了我们看待太阳系的方式。 在 2018 年帕克太阳探测器发射之前，NASA 及其国际合作伙伴领导了水手 2 号、赫利俄斯、尤利西斯、风和 ACE 等任务，帮助科学家了解太阳风的起源——但距离很远。 以这位已故科学家的名字命名的帕克太阳探测器正在填补空白我们的理解更接近太阳。 在地球上，太阳风大多是持续的微风，但帕克太阳探测器发现它根本不是太阳。 当航天器到达距离太阳 1470 万英里以内时，它遇到了锯齿形磁场——这种特征被称为之字形。 利用帕克太阳探测器的数据，科学家们发现这些成团出现的之字形事件比预期的要常见。 当帕克太阳探测器首次穿越2021 年，日冕距离太阳表面约 800 万英里，它注意到日冕的边界不平坦，比以前认为的要复杂。 随着它越来越近，帕克太阳探测器帮助科学家们确定了太阳可见表面上形成磁漏斗的斑块处之字形的起源。 2024 年，科学家们宣布，快速太阳风——太阳风的两大类之一——部分由这些之字形风提供动力，增加了 50 岁的神秘。 然而，需要更仔细地了解慢速太阳风，它的行进速度仅为每秒 220 英里，是快速太阳风速度的一半。 “最大的未知数是：太阳风是如何产生的，它是如何设法摆脱太阳的巨大引力的？” 约翰·霍普金斯大学应用物理实验室（Johns Hopkins Applied Physics Laboratory）帕克太阳探测器（Parker Solar Probe）的项目科学家努尔·拉瓦菲（Nour Rawafi）说。 “了解这种连续的粒子流，尤其是慢速太阳风，是一项重大挑战，尤其是考虑到这些流的特性的多样性——但有了帕克太阳探测器，我们比以往任何时候都更接近揭示它们的起源以及它们是如何演变的。 了解慢速太阳风 慢速太阳风的密度是快速太阳风的两倍，变化更大，研究很重要，因为它与快速太阳风的相互作用可以在地球上产生中等强度的太阳风暴条件，有时可与 CME 的条件相媲美。 在帕克太阳探测器之前，遥远的观测表明实际上有两种慢速太阳风，其区别在于磁场的方向或可变性。 一种称为 Alfvénic 的慢速太阳风具有小规模的之字形。 第二种类型称为非 Alfvénic，在其磁场中不显示这些变化。 随着它逐渐靠近太阳，帕克太阳探测器证实确实有两种类型。 它的特写视图也为科学家们提供帮助区分这两种类型的起源，科学家们认为这两者是独一无二的。 非 Alfvénic 风可能来自称为头盔飘带的特征——连接活动区域的大环，一些颗粒可以加热到足以逃逸——而 Alfvénic 风可能起源于日冕洞附近，或日冕中黑暗、凉爽的区域。 在其目前的轨道上，帕克太阳探测器将航天器带到距离太阳仅 380 万英里的地方，在其即将到来的日冕可帮助科学家确认缓慢的太阳风的起源。 下一次通行证是 9 月。 15, 2025. “我们还没有达成最终共识，但我们有很多有趣的新数据，”马里兰州格林贝尔特 NASA 戈达德太空飞行中心的帕克太阳探测器任务科学家 Adam Szabo 说。