美国宇航局亲吻太阳的帕克太阳探测器发现“快速”太阳风的来源

一个艺术家的概念，美国宇航局的美国帕克太阳探测器观察太阳。(图片鸣谢:NASA/约翰·霍普金斯APL/史蒂夫·格里本)
（神秘的宇航阳的阳风口语伙伴地球uux.cn）据美国太空网（罗伯特·李）：美国宇航局接触太阳的帕克太阳探测器已经足够接近我们的恒星，以发现太阳风的局亲细节——包括它的起源，太阳大气中的吻太“冕洞”。
有了这些信息，帕克科学家们现在可能能够更好地预测太阳风暴，太阳探测太阳风暴可以增强我们星球上的现太极光，但也可以破坏通信和电力基础设施，快速并对卫星、美国航天器甚至宇航员构成威胁。宇航阳的阳风
一项新的局亲研究报告称，帕克太阳探测器跟踪太阳风——一股从太阳连续流出的吻太带电粒子流——回到它产生的地方。这使得研究人员能够看到太阳风的帕克口语伙伴特征，这些特征在它离开太阳外层大气或日冕时丢失，太阳探测并在它作为相对均匀的气流到达地球之前丢失。
航天器看到组成太阳风的高能粒子流与冕洞内所谓的“超级颗粒流”相匹配。这一发现指出这些区域是“快速”太阳风的来源，这种太阳风可以在太阳两极看到，速度高达170万英里/小时(270万公里/小时)，比喷气式战斗机的最高速度快1000倍左右。
日冕洞被认为是在磁力线从太阳表面出现但没有返回那里的区域形成的。这导致开放的场线扩散到太阳周围的空间。
在我们这颗恒星11年活动周期的平静期，通常会在太阳的两极发现冕洞。这意味着从冕洞出现的太阳风通常不会射向地球。但是当太阳变得更加活跃，其磁场“翻转”，转换磁极，冕洞变得更加广泛，这些强大的带电粒子流可以指向我们的星球。研究小组成员说，这些知识和这些新的结果可以帮助预测潜在的破坏性太阳风暴。
“风将大量信息从太阳带到地球，因此理解太阳风背后的机制对于地球上的实际原因非常重要，”团队共同领导者、马里兰大学帕克分校教授詹姆斯·德雷克在一份声明中说。“这将影响我们理解太阳如何释放能量并引发地磁风暴的能力，这对我们的通信网络构成威胁。”
太阳雨
团队成员说，冕洞像莲蓬头一样工作，从磁场从太阳表面延伸出来的均匀间隔的“亮点”喷射带电粒子。这产生了大约18000英里(29000公里)宽的漏斗，在地球上被视为冕洞内明亮的“喷射流”。
该团队认为，当方向相反的磁场在这些漏斗中相互通过时，磁力线会断裂，然后重新连接。正是这个被称为磁场重联的过程，造成了我们所看到的太阳风中的带电粒子。
科学家们确定这一点是因为一些观察到的粒子的速度比太阳风的平均速度快10倍——这只有在磁重联这样的强大现象下才有可能。团队成员说，这样的速度对于简单地在等离子体上冲浪的粒子来说是不可能的。
“光球被对流细胞覆盖，就像在一个沸腾的锅里，更大规模的对流流动被称为超级颗粒化，”研究共同负责人、加州大学伯克利分校物理学教授斯图尔特·贝尔(Stuart Bale)在同一份声明中说。(光球层是太阳的表面。)
“在这些超级肉芽细胞相遇并向下移动的地方，它们将路径中的磁场拖入这种向下的漏斗，”贝尔补充道。“那里的磁场变得非常强，因为它被卡住了。这就像是一勺磁场进入下水道。”
贝尔补充说，当研究小组查看帕克太阳探测器接近太阳时收集的数据时，他们看到了这些小排水沟或漏斗的空间分离。
“重要的结论是，正是这些漏斗结构中的磁场重联提供了快速太阳风的能量来源，”贝尔说。“它不仅仅来自冕洞的任何地方；它在这些超级肉芽细胞的冕洞内被亚结构化。它来自这些与对流相关的小束磁能。我们认为，我们的结果是强有力的证据，证明是重新连接在起作用。”
近距离亲自探索快速太阳风的起源
从地球上研究太阳风的细节是不可能的，因为当它经过9300万英里(1.5亿公里)到达我们的星球并撞击其磁场时，气流已经变成了磁场和质子、电子和氦核等带电粒子的均匀流。
帕克太阳探测器于2018年8月12日发射。截至2023年3月17日，该航天器已经15次接近太阳，接近380万英里(610万公里)，以高达365，000英里/小时(587，000公里/小时)的速度掠过恒星。因此，帕克离得足够近，可以在太阳风消失前看到它们的细节。
“一旦你低于这个高度，25或30个太阳半径[大约1100万到1300万英里]左右，太阳风的演变就会少得多，而且更加结构化——你会看到更多太阳上的印记，”贝尔说。
2021年，该航天器在距离太阳表面约520万英里(840万公里)的范围内通过，并穿过物质射流，而不仅仅是湍流。研究小组追踪这些喷射流，将其追溯到光球层上的聚束磁场和超级肉芽细胞。
然而，该团队当时不确定的是，这些带电粒子是否正在被磁重联的弹弓般的作用加速，或者它们是否正在来自太阳的热等离子体波上冲浪。粒子的高能状态告诉研究小组，前一种机制负责加速带电粒子，这也得到等离子体中称为阿尔芬波的湍流的推动。
“我们的解释是，这些重联流出的喷流在传播时激发了阿尔芬波，”贝尔说。“这是从地球的磁尾上观察到的众所周知的现象，那里也有类似的过程。”
帕克太阳探测器的进一步数据，因为它在未来的接近过程中接近太阳约400万英里(640万公里)，可以帮助该团队证实他们的理论。但这可能会因太阳即将进入太阳活动高峰期而变得复杂，这是一个混乱而激烈的活动时期。
贝尔说:“在太阳探测器任务的开始，我们将把这个东西发射到太阳周期最安静、最沉闷的部分，这让人有些惊愕。”“但我认为，如果没有这一点，我们永远也不会理解这一点。那会太乱了。我认为我们很幸运，我们在太阳活动极小期发射了它。”
该团队的研究详细发表在今天(6月7日)在线发表在《自然》杂志上的一篇论文中。

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