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描繪太陽磁場圖景,帕克找到新“拼圖”

2020-01-07 科技日報 代小佩
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  從盤古左眼化作太陽的古老神話,到夸父逐日、后羿射日的遙遠傳說,神秘莫測的太陽之火點燃了人類的各種想象,激發著古往今來不曾休止的探索欲望。

  2018年8月,人類終于實現了“觸摸”太陽的偉大夢想。具有歷史意義的帕克太陽探測器(Parker Solar Probe,以下簡稱帕克)由德爾塔4重型火箭發射升空,踏上了奔赴太陽的漫長征途。

  如今,帕克離開地球1年多了,它已3次近距離接觸太陽,創下了人造航天器的多項紀錄,成為當之無愧的人造航天器中的大哥。

  近日,《自然》雜志上發表的4篇論文,展示了帕克靠近太陽時觀察到的一些結果。帕克大哥,究竟發現了什么?

  帕克“盲人摸象”探磁場

  “帕克這次最重要的一個成果就是證實了低速太陽風起源于冕洞?!敝袊茖W院國家天文臺懷柔太陽觀測基地團隊主任兼總工程師鄧元勇在接受科技日報記者采訪時表示。

  為什么在帕克之前,低速太陽風的起源沒有得到證實呢?

  首先,太陽風本身很難追蹤?!耙话銇碚f,太陽風離開日冕層以后我們才能跟蹤觀測它,所以它從哪里來,就不清楚了。就好比說,當我們看見龍卷風的時候,龍卷風已經形成,但并不知道龍卷風來源于何處?!敝袊茖W院國家天文臺懷柔太陽觀測基地團隊研究人員表示。

  其次,與高速太陽風相比,低速太陽風較難找到標識物。專家解釋道,因為高速太陽風一般和太陽上的劇烈活動現象相關,而這類現象比較容易確認位置,但低速太陽風就比較難找到這么明顯的標識物。

  這一次,帕克直奔太陽而去,因而能夠提供低速太陽風起源于冕洞的直接證據。

  他們表示,從某種意義上來說,帕克之所以受到關注,也主要是因為它能與太陽“親密接觸”,而這本身就是劃時代的成果。

  此外,帕克還發現了太陽磁場反轉的現象。

  對此,鄧元勇告訴記者:“只能說帕克是觀測到了磁場反轉的現象。這種現象在科學上有多大意義,還需要看造成現象的原因是什么?!?/p>

  他表示,目前,科學界對于帕克觀測到的磁場反轉這一現象原因的解釋,還沒有形成定論?!俺霈F這一狀況的主要原因是因為帕克的探測是‘就位’(in situ)探測,從這一點來看,它具有劃時代意義,即人類真的把探測器送到太陽上;但這同時也是帕克的局限性所在,因為它只能探測它所在的‘點’的信息,但太陽風覆蓋的太陽系空間是一個完整的因果鏈,帕克的‘就位’探測就好比‘盲人摸象’。所以,要想得到完整的物理圖像,帕克任重而道遠?!?/p>

  空間地面觀測各有優勢

  我國的懷柔太陽觀測基地開展的工作主要涉及太陽磁場速度場形態演化、磁場非勢特征、磁螺度觀測與理論、小尺度(弱)磁場及磁場內稟性質和基于矢量磁場觀測的太陽大氣三維重構等方向,近年來還拓展了太陽發電機、日震學等理論研究。

  雖然都是觀測太陽磁場,但懷柔基地側重的是測量太陽表面(光球層)的磁場,而帕克關注的是日冕層到地球空間這一部分的磁場?!叭绻蜒芯刻柎艌隹醋髌磮D,帕克與懷柔基地的工作是互相補充,再加上近地空間的諸多其他觀測,最終目的是為了拼出一塊完整的太陽—地球空間的磁場圖?!编囋卤硎?。

  據介紹,我國的太陽觀測目前僅為地基觀測,未來數年將實現近地軌道衛星平臺的空間觀測。如果能夠飛到太陽的極區去看看,這將是令世界矚目的一項探測工程,也是世界航天大國的太陽和空間物理工作者竭力爭奪的高地。

  過去20多年來,懷柔基地的研究者們致力于研究太陽磁場結構的復雜性,及其與太陽活動之間的關系。

  “太陽磁場的復雜性可以用磁螺度等參數來描述。螺度這個概念,有個簡單的理解,就好比繩子被打了結,扭作麻花,繩結越多表示結構越復雜。我們的一部分工作,可以說是在揭開繩結背后的機制。近年來,在磁螺度的研究方面我國太陽物理工作者作出了顯著貢獻,居于世界前列?!敝袊茖W院國家天文臺懷柔太陽觀測基地團隊負責人向科技日報記者透露。

  專家表示,電磁相互作用導致的太陽劇烈活動是災害性空間天氣事件的源頭,太陽磁場研究不僅具有科學意義,而且對人類活動也有重要的現實意義。

打印 責任編輯:侯茜

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