帕克太阳探测器首次进入太阳大气层带来新发现

历史上第一次有探测卫星接触太阳。 美国航天局的帕克太阳探测器（Parker Solar Probe）已经穿过太阳的高层大气「日冕」，并在那里采集粒子和测量磁场强度。

这次新的里程碑标志着帕克太阳探测器的一大步，也是太阳科学的一大飞跃。 正如登陆月球让科学家了解它是如何形成一样，接触太阳的组成成分将帮助科学家发现关于离我们最近的恒星及它对太阳系的影响的关键因素。帕克太阳探测器不仅让我们对太阳的演化及对太阳系的影响有更深入的了解，而且我们对自己恒星的了解也让我们更加地了解宇宙其的恒星。

随着帕克太阳探测器越来越靠近太阳表面，它发现其它探测卫星因为距离太远而无法看到的新事物，包括从太阳风内部来自太阳的粒子流可以影响我们在地球上的流动。 2019年，帕克太阳探测器发现太阳风中的磁性锯齿状结构在太阳附近很多。 但是它们是如何形成以及在何处形成的仍然是个谜。 从那时起，帕克太阳探测器与太阳的距离减半，现在已经足够接近，可以确定它们起源的地方是来自太阳表面。

与地球不同，太阳没有固体表面。 但它确实有一个非常热的大气层，由通过重力和磁力与太阳结合的太阳能材料制成。 随着不断上升的热量和压力将这些物质推离太阳，它会到达一个重力和磁场太弱而无法容纳它的地步。

该点称为阿尔文（Alfvén）临界面，标志着太阳大气的终结和太阳风的开始。 具有使其跨越边界的能量的太阳能材料成为太阳风，当它穿过太阳系、到达地球和更远的地方时，它会拖曳太阳的磁场。 重要的是，在阿尔文临界表面之外，太阳风移动得如此之快，以至于风中的波浪无法以足够快的速度返回太阳，切断了它们的联系。

直到现在，研究人员还不确定阿尔文临界表面的确切位置。 根据日冕的远程图像，估计它距离太阳表面十到二十个太阳半径。 帕克太阳探测器的螺旋轨迹使它慢慢靠近太阳，在最后几次飞行中，始终低于二十个太阳半径（地球与太阳距离的91%），使它处于穿越边界的位置（如果估计是正确）。

2021年4月28日，在第八次飞掠太阳期间，帕克太阳探测器在太阳表面上方18.8个太阳半径处遇到了特定的磁性和粒子条件，这告诉科学家它已经越过阿尔文临界表面第一次，终于进入太阳大气层。

在飞越过程中，帕克太阳探测器多次进出日冕。 证明了一些人的预测，阿尔文临界表面的形状不像光滑的球。 相反，它具有使表面起皱的尖峰和低谷。 发现这些突起与来自地表的太阳活动对齐的位置可以帮助科学家了解太阳上的事件如何影响大气和太阳风。

有一次，当帕克太阳探测器下降到距太阳表面十五个太阳半径以下时，它通过了日冕中称为伪流（pseudo-streamer）的特征。 伪流是从太阳表面升起的巨大结构，在日食期间可以从地球上看到。

穿过伪流光，犹如飞入风暴眼。 在伪流中，条件安静了，粒子变慢了，而且转向的次数也减少了，这与卫星通常在太阳风中遇到的繁忙粒子弹幕相比发生了戏剧性的变化。

帕克太阳探测器第一次发现自己处于一个磁场强大到足以控制那里粒子运动的区域。 这些条件是已通过阿尔文临界表面并进入太阳大气层的明确证据，在那里磁场塑造了该地区一切事物的运动。第一次穿过日冕只持续了几小时，是为该任务计划的众多通道之一。 帕克将继续螺旋靠近太阳，最终达到离地表8.86个太阳半径的距离。 即将到来的飞越（下一次飞越将在2022年1月）很可能会让帕克太阳探测器再次穿过日冕。

日冕的大小也受太阳活动的影响。 随着太阳十一年活动周期的加速，日冕的外围边缘扩大，使到帕克太阳探测器有更大的机会在日冕内停留更长的时间。

【图、文：节译自美国国家航空航天局2021年12月日新闻公布】

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