趙君鵬

極光，絢麗多姿、如夢似幻的驚世之美令人神往。長期以來，人們一直對極光的成因迷惑不解，直到科學(xué)家揭開“太陽風(fēng)”的神秘面紗之后，極光現(xiàn)象才得到科學(xué)合理的解釋。

美國芝加哥大學(xué)科學(xué)家尤金·帕克研究發(fā)現(xiàn)：太陽的大氣是動態(tài)的，200萬攝氏度的高溫使得日冕中的一些粒子擺脫太陽引力奔向太空，他將這種現(xiàn)象命名為“太陽風(fēng)”。也就是說，太陽風(fēng)就是來自太陽的高能帶電粒子流，科學(xué)家形象地稱其為“太陽打噴嚏”。這些粒子的運動速度很快，每秒可達(dá)200至800千米，它們可以擺脫太陽的引力，運行到太陽系的各個角落。有道是：“太空不空，太空中有太陽風(fēng)?！毖芯勘砻鳎瑯O光的形成和太陽風(fēng)密切相關(guān)，極光就是來自地球磁場或者太陽的高能帶電粒子流使地球兩極上空的高層大氣分子產(chǎn)生了電離現(xiàn)象。

太陽風(fēng)不僅給人類帶來了極光這樣的驚世美景，也帶來了許多危害。因為地球上的臺風(fēng)速度超過每秒51米時就會被認(rèn)定為16級，這是臺風(fēng)的最高級別;而太陽風(fēng)到達(dá)地球時，速度可達(dá)每秒350至450千米，有時甚至可達(dá)每秒800千米。太陽電子流不僅速度快，源源不斷，還會對地球的通訊、電力、電子導(dǎo)航和定位、廣播電視等造成嚴(yán)重的危害。比如蘇聯(lián)的空間站曾受到太陽風(fēng)的影響而偏離了運行軌道，途經(jīng)北極圈的國際航班被迫改變航線等。

隨著人們對電子產(chǎn)品的依賴越來越強(qiáng)，太陽風(fēng)對人類造成的危害也越來越明顯，所以了解太陽風(fēng)的具體成因和規(guī)律迫在眉睫。美國國家航空航天局發(fā)射了“帕克”太陽探測器，目的是探測太陽表面和太陽風(fēng)。地球到太陽的距離約為1.5億千米，而該探測器離太陽最近處只有600萬千米，這是迄今為止人類發(fā)射的離太陽最近的物體，人們形象地將此次行動稱為“觸摸太陽”。探測器觀測到了太陽磁場的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，也發(fā)現(xiàn)了低速太陽風(fēng)發(fā)源于冕洞。

“帕克”太陽探測器雖然神勇，但仍有許多問題解決不了，比如“帕克螺旋”。太陽磁場呈螺旋狀，這是太陽磁場被太陽風(fēng)吹散，加上太陽不停地自轉(zhuǎn)所致，科學(xué)家將其命名為“帕克螺旋”。研究表明，太陽磁場拉伸和旋轉(zhuǎn)的區(qū)域具有高度的動態(tài)特性，但是受條件限制，科學(xué)家很少研究它，即使此次發(fā)射了太陽探測器，也對研究“帕克螺旋”的貢獻(xiàn)甚微。因為探測器只能探測它所在的“點”的信息，但太陽風(fēng)覆蓋太陽系空間是一個完整的因果鏈。

為了彌補這一缺憾，美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的伊桑·彼得森團(tuán)隊設(shè)計了一個等離子約束裝置，讓氦等離子體在該裝置中高速旋轉(zhuǎn)。只要等離子體自轉(zhuǎn)的速度足夠快，就可以形成螺旋狀。這個團(tuán)隊用這種方法，在實驗室里成功創(chuàng)造出“帕克螺旋”的實驗?zāi)Ｐ汀ｋm然“帕克螺旋”的膨脹程度比這個模型復(fù)雜得多，但是它準(zhǔn)確地再現(xiàn)了太陽磁場的結(jié)構(gòu)。科學(xué)家可以用探針測量磁場結(jié)構(gòu)和等離子體流的相關(guān)數(shù)據(jù)，來研究太陽風(fēng)的起源和變化，以及太陽風(fēng)動力學(xué)的相關(guān)信息，尋找長期困擾人類的秘密。比如，帶電粒子流的速度是如何從開始時的每秒10千米加速到每秒幾百千米的。

研究太陽磁場不但具有科學(xué)意義，而且對人類活動也有重要的現(xiàn)實意義?！霸∪瞻仓?，追風(fēng)不計程”，唐代的陸龜蒙寫下這個詩句時，他不會想到21世紀(jì)的人們不僅研究地球上的風(fēng)，也開始追逐來自太陽的風(fēng)了。