美国宇航局探测器飞入太阳并捕捉太阳风暴的起源
去年年底，美国宇航局的帕克太阳探测器破纪录地掠过太阳，从太阳大气层内捕捉到了令人惊叹的新图像。 这些新发布的图像——拍摄的距离太阳比以往任何时候都更近——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，美国宇航局的帕克太阳探测器破纪录地掠过太阳，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——拍摄的距离太阳比以往任何时候都更近——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，”华盛顿美国宇航局总部科学任务局副局长尼基·福克斯说。 “我们正在见证太空天气对地球的威胁从哪里开始，用我们的眼睛，而不仅仅是模型。 这些新数据将帮助我们极大地改进我们的太空天气预报，以确保我们宇航员的安全以及我们在地球上和整个太阳系的技术的保护。 帕克太阳探测器于 12 月开始最接近太阳。 2024 年 24 日，距离太阳表面仅 380 万英里。 当它在近日点周围的几天里掠过太阳的外层大气层（称为日冕）时，它收集了数据一系列科学仪器，包括太阳探测器宽场成像仪 （WISPR）。 新的 WISPR 图像揭示了日冕和太阳风，这是来自太阳的带电粒子的源源不断的流，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。 与来自太阳的物质爆发和磁流一起，它有助于产生极光、剥离行星大气层并感应出电流，从而压垮电网并影响地球上的通信。 了解太阳风的影响首先要了解其起源于太阳。 WISPR 图像让科学家们可以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，称为日球层电流片。 它还捕捉到了多个日冕质量的碰撞抛射，或称 CME——带电粒子的大量爆发，是太空天气的关键驱动因素——首次以高分辨率呈现。 “在这些图像中，我们看到日冕物质抛射基本上堆积在一起，”约翰霍普金斯大学应用物理实验室的 WISPR 仪器科学家安吉洛斯·沃利达斯 （Angelos Vourlidas） 说，该实验室在马里兰州劳雷尔设计、建造和运营航天器。 “我们正在利用它来弄清楚日冕物质抛射如何合并在一起，这对太空很重要天气。 当日冕物质抛射相撞时，它们的轨迹可能会发生变化，从而更难预测它们最终会到达哪里。 它们的合并还可以加速带电粒子并混合磁场，这使得日冕物质抛射的影响对太空中的宇航员和卫星以及地面技术具有潜在的更大危险。 帕克太阳探测器的特写视图帮助科学家更好地为地球内外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，杰出的太阳物理学家尤金·帕克 （Eugene Parker） 首次提出理论。 他关于太阳风的理论在当时遭到了批评，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，美国宇航局及其国际合作伙伴领导了水手 2 号、赫利俄斯号、尤利西斯号、风能号和 ACE 等任务，帮助科学家了解太阳风的起源——但距离很远。 帕克太阳探测器以这位已故科学家的名字命名，正在填补空白我们理解的距离太阳更近。 在地球上，太阳风大多是一股持续的微风，但帕克太阳探测器发现它绝不是在太阳处。 当航天器到达距离太阳 1470 万英里的范围内时，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群结队的之字形比预期的更常见。 当派克太阳探测器首次穿越到2021 年，在距离太阳表面约 800 万英里的日冕中，它注意到日冕的边界不均匀，而且比之前想象的更复杂。 随着距离越来越近，帕克太阳探测器帮助科学家们在太阳可见表面形成磁漏斗的斑块处查明了之字形的起源。 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，它的传播速度仅为每秒 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，它是如何摆脱太阳巨大的引力的？” 约翰霍普金斯大学应用物理实验室帕克太阳探测器的项目科学家努尔·拉瓦菲 （Nour Rawafi） 说。 “了解这种连续的粒子流动，特别是缓慢的太阳风是一个重大挑战，特别是考虑到这些溪流特性的多样性——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太阳风的两倍，变化更大，研究起来很重要，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，有时可与日冕物质抛射相媲美。 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，其区别在于其磁场的方向或变化性。 一种称为 Alfvenic 的慢速太阳风具有小规模之字形。 第二种类型称为非阿尔夫韦尼，其磁场没有显示出这些变化。 当它螺旋式靠近太阳时，帕克太阳探测器证实确实有两种类型。 它的特写视图也对科学家有所帮助区分这两种类型的起源，科学家认为这两种类型是独一无二的。 非阿尔夫韦尼风可能来自称为头盔飘带的特征——连接活动区域的大环路，其中一些颗粒可以加热到足以逸出——而阿尔夫韦尼风可能起源于日冕洞附近，或日冕中黑暗、凉爽的区域。 在目前的轨道上，使航天器距离太阳仅 380 万英里，帕克太阳探测器将在其期间继续收集更多数据即将穿过日冕，帮助科学家确认缓慢太阳风的起源。 下一次通行证是九月。 15, 2025. “我们还没有达成最终共识，但我们有很多新的有趣的数据，”位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的帕克太阳探测器任务科学家亚当·萨博说。