与太阳“亲密接触”——美欧两探测器将揭秘日冕和太阳风

夸父追逐太阳，后羿射太阳，伊卡洛斯用蜡做翅膀，飞向太阳。结果，他飞得太高了，蜡被太阳融化了，掉进了水里，杀死了他...这些故事仍然在人们的耳朵里。太阳为地球上的生命提供能量，在人类生活中扮演着重要的角色。然而，太阳风和带电粒子也会导致一些空间天气事件，干扰无线电通信、电网等。这些事件为什么以及如何发生的？它会对地球产生什么影响？到目前为止，它还没有被人类完全理解。

随着科学技术的不断发展，人类终于可以与太阳“亲密接触”。尽管美国航天局将于2018年夏季发射的“帕克太阳能探测器”与欧空局将于2020年发射的“太阳轨道探测器”之间存在技术差异，但所有这些方法都将为我们提供历史上最好的机会来揭示太阳风和其他活动的复杂性，了解太阳的工作原理及其对空间环境的影响。

帕克太阳能探测器和太阳源之间的“密切接触”:美国宇航局官方网站

为什么日冕比太阳表面热得多

根据美国宇航局官方网站的最新消息，两个探测器都将研究太阳的外层大气——日冕。大多数日冕行为是不可预测的，科学家对此知之甚少。目前，有两个主要问题有待解决:为什么日冕的温度比太阳表面的温度高得多？为什么太阳风以非常高的速度持续喷出？

我们可以看到遥远的日冕，甚至可以在太阳风穿过地球时对其进行测量，但是直到最近，我们才拥有了抵御太阳附近热量和辐射的技术，这样我们就可以“密切接触”太阳，并密切研究日冕。

美国宇航局戈达德太空中心的公园太阳能探测器任务的研究科学家埃里克·克里斯汀说:“公园太阳能探测器和太阳能轨道器使用不同的技术，但它们的任务是互补的:它们将拍摄日冕的照片并研究太阳极。”

帕克的太阳探测器将以前所未有的距离接近太阳，距离太阳表面约600万公里。目前，距离太阳最近的探测器的记录是由20世纪70年代发射的赫利俄斯B号保持的，它距离太阳约4343万公里。

在与太阳的“密切接触”中，帕克太阳探测器将使用它的四套科学仪器拍摄太阳风的照片，并研究太阳的磁场、等离子体和高能粒子，揭示太阳外层大气的真实结构，帮助我们理解为什么日冕的温度比太阳表面高得多——日冕的温度可以高达几百万华氏度；太阳表面下的温度，光球层，只有10000华氏度左右。

太阳轨道飞行器将在离太阳4200万公里的高度倾斜轨道上运行。在这个轨道上，太阳轨道飞行器将成为第一个可以直接拍摄太阳两极照片的探测器。目前，我们对太阳的极地知之甚少。

揭开太阳风的“真面目”

此外，两个探测器都将研究太阳风。太阳不断发射的充满太阳系内部的磁化气体与整个太阳系的磁场、大气甚至太阳系中天体的表面相互作用。在地球上，这种相互作用会引发极光，有时会摧毁通信系统和电网。

先前的数据已经让科学家们相信日冕会加速粒子，并使太阳风达到令人难以置信的速度:当太阳风离开太阳并穿过日冕时，速度会翻倍。当太阳风到达测量其运动的宇宙飞船时，它已经行进了大约1.48亿公里，足够时间将这些带电的气流与其他粒子混合，导致它的一些特征消失。

帕克的太阳能探测器将捕捉太阳风的形成和离开日冕，并将原始观测结果返回地球。太阳轨道器的位置使它能够很好地观察太阳的两极，它提供的信息有助于科学家了解不同纬度太阳风的结构和行为的变化。这两个探测器协同工作，相互补充，帮助科学家进一步揭示太阳风的“真面目”。

太阳磁场是如何产生的

太阳轨道飞行器还将利用其独特的轨道来更好地了解太阳磁场。

一些最有趣的太阳磁场活动集中在两极，但是因为地球绕着几乎平行于太阳赤道的平面运动，我们通常不能很好地看到太阳的两极，看到太阳的两极有助于理解太阳磁场的性质。

太阳的磁场是活跃的，延伸出海王星的轨道，到达如此遥远的地方，很大程度上是因为太阳风:当太阳从风向吹出来时，它携带着太阳的磁场，产生了一个巨大的“气泡”——日光层。日光层的边界是由太阳和星际空间的相互作用形成的。2012年，“旅行者1号”探测器穿过了太阳风层的顶部。从那时起，我们开始知道这些边界保护太阳系内部免受银河系的辐射。

尽管我们知道太阳两极周围的强磁场驱动太阳不断变化，导致太阳耀斑和日冕物质抛射，但尚不清楚太阳磁场实际上是如何在内部产生的。太阳轨道飞行器将一次在太阳大气层的同一区域盘旋几天，观察极地周围压力的积累和释放，从而更好地阐明导致太阳磁场产生的物理过程。

研究人员指出，帕克的太阳探测器和太阳轨道器将共同提高我们对太阳和日光层的理解。美国宇航局戈达德太空中心帕克太阳探测器研究任务科学家亚当·萨博说:“我们正试图‘破译’太阳附近发生的事情。显而易见的方法是去那里。”(北京，5月30日，《科技日报》)