在这一点上,我们知道太阳的磁性正在以我们意料之外的方式发挥作用。SOHO数据显示,在全球范围内,太阳磁场的变化比我们想象的要大得多。而组成太阳风的粒子,如在地球附近测得的那样,具有特殊的组成模式,如果风是直接从太阳表面发出的,那么这种模式就没有意义,正如之前预测的那样。看起来太阳大气中的某种磁性活动正在产生风和日冕的热量,但我们没有模型来解释它是如何工作的。
会议中的讨论是漫长而激烈的,但它们为一项关键决定奠定了基础:绝对有必要通过一项名义上称为“太阳探测器”的任务,使观测距离太阳更近。会议室的前面有一个航天器模型,它是一个能够承受近太阳环境严酷考验的探测器,经过40年的思考,我们将把它变成现实。2017年,在我加入NASA担任科学主管后不久,该机构根据我的建议,以尤金·帕克(Eugene Parker)的名字命名该任务。现在是帕克太阳能探测器。
触摸太阳
2018年,尤金·帕克(Eugene Parker)目睹了帕克太阳探测器(Parker Solar Probe)从卡纳维拉尔角(Cape Canaveral)发射升空,并在Delta IV重型火箭上隆隆升空。升空后,他感谢我有幸把他的名字放在这艘飞船上,并罕见地直截了当地补充道,他只希望那些混蛋中的一些人——同事们嘲笑他的想法的人几乎让他失去了职业生涯,我们还活着看到这一点。
宇宙飞船利用金星飞越,使自己不断靠近太阳2021年4月28日,它触及电晕这是第一次。现在,它是距离我们的恒星最近的航天器,也是有史以来发射速度最快的人造物体。(事实上,上个月它第18次经过太阳,其速度可以让你在20秒内从华盛顿特区到达洛杉矶,在36分钟内从地球到达月球。)
正如所希望的那样,航天器的近太阳观测为我们理解日冕加热提供了突破性的帮助。这些观测通过解码极近太阳风中的磁信号解决了这个问题,这是了解日冕炉工作原理的关键。
从近地看,太阳风看起来像一种湍流,与太阳的关系很松散,只是规模最大。但从近处看,它的结构直接反映了太阳表面的结构。近日太阳等离子体并不是一种杂乱无章的流体,而是以小溪的形式向外喷射通常与尺寸匹配太阳表面的对流超微粒-磁场集中、放大并逃逸到日冕周围的细胞。
在每个太阳轨道上,宇宙飞船都会在这些溪流中快速飞行,它发现了渗透在等离子体中的磁活动指纹,并指出了日冕热量的来源。调用“切换,”这些指纹是由局部测量磁场的短暂反转形成的S形结构。当闭合的磁环与开放的磁环碰撞并与之连接时,在所谓的交换重新连接事件和瓶中的香槟一样,从一个缠结的闭合磁环中释放能量和等离子体的唯一方法是将其打开,然后用一条开放的磁力线将其重新连接。这些重联事件产生热量,将太阳物质抛向太空,从而使日冕升温,并加速太阳风中的粒子。
尽管一些科学家还没有完全被说服问题解决了,该领域现在正在得出结论,即帕克1988年的解释是正确的。日冕加热最终取决于小尺度磁场太阳表面的对流颗粒在其边缘聚集磁场,并释放出一系列事件,通过大气中随后的磁相互作用,导致超音速太阳风以及我们看到的百万度温度。
今年晚些时候,帕克太阳能探测器将打破自己的记录,飞得更靠近太阳。又一次往返地狱之旅,寻找更多悬而未决的太阳奥秘的答案。