描繪太陽(yáng)磁場(chǎng)圖景 帕克“盲人摸象”探磁場(chǎng)

從盤古左眼化作太陽(yáng)的古老神話，到夸父逐日、后羿射日的遙遠(yuǎn)傳說(shuō)，神秘莫測(cè)的太陽(yáng)之火點(diǎn)燃了人類的各種想象，激發(fā)著古往今來(lái)不曾休止的探索欲望。

2018年8月，人類終于實(shí)現(xiàn)了“觸摸”太陽(yáng)的偉大夢(mèng)想。具有歷史意義的帕克太陽(yáng)探測(cè)器(ParkerSolarProbe，以下簡(jiǎn)稱帕克)由德爾塔4重型火箭發(fā)射升空，踏上了奔赴太陽(yáng)的漫長(zhǎng)征途。

如今，帕克離開地球1年多了，它已3次近距離接觸太陽(yáng)，創(chuàng)下了人造航天器的多項(xiàng)紀(jì)錄，成為當(dāng)之無(wú)愧的人造航天器中的大哥。

近日，《自然》雜志上發(fā)表的4篇論文，展示了帕克靠近太陽(yáng)時(shí)觀察到的一些結(jié)果。帕克大哥，究竟發(fā)現(xiàn)了什么?

帕克“盲人摸象”探磁場(chǎng)

“帕克這次最重要的一個(gè)成果就是證實(shí)了低速太陽(yáng)風(fēng)起源于冕洞。”中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)懷柔太陽(yáng)觀測(cè)基地團(tuán)隊(duì)主任兼總工程師鄧元勇在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示。

為什么在帕克之前，低速太陽(yáng)風(fēng)的起源沒有得到證實(shí)呢?

首先，太陽(yáng)風(fēng)本身很難追蹤。“一般來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)風(fēng)離開日冕層以后我們才能跟蹤觀測(cè)它，所以它從哪里來(lái)，就不清楚了。就好比說(shuō)，當(dāng)我們看見龍卷風(fēng)的時(shí)候，龍卷風(fēng)已經(jīng)形成，但并不知道龍卷風(fēng)來(lái)源于何處。”中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)懷柔太陽(yáng)觀測(cè)基地團(tuán)隊(duì)研究人員表示。

其次，與高速太陽(yáng)風(fēng)相比，低速太陽(yáng)風(fēng)較難找到標(biāo)識(shí)物。專家解釋道，因?yàn)楦咚偬?yáng)風(fēng)一般和太陽(yáng)上的劇烈活動(dòng)現(xiàn)象相關(guān)，而這類現(xiàn)象比較容易確認(rèn)位置，但低速太陽(yáng)風(fēng)就比較難找到這么明顯的標(biāo)識(shí)物。

這一次，帕克直奔太陽(yáng)而去，因而能夠提供低速太陽(yáng)風(fēng)起源于冕洞的直接證據(jù)。

他們表示，從某種意義上來(lái)說(shuō)，帕克之所以受到關(guān)注，也主要是因?yàn)樗芘c太陽(yáng)“親密接觸”，而這本身就是劃時(shí)代的成果。

此外，帕克還發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

對(duì)此，鄧元勇告訴記者：“只能說(shuō)帕克是觀測(cè)到了磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在科學(xué)上有多大意義，還需要看造成現(xiàn)象的原因是什么。”

他表示，目前，科學(xué)界對(duì)于帕克觀測(cè)到的磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象原因的解釋，還沒有形成定論。“出現(xiàn)這一狀況的主要原因是因?yàn)榕量说奶綔y(cè)是‘就位’(insitu)探測(cè)，從這一點(diǎn)來(lái)看，它具有劃時(shí)代意義，即人類真的把探測(cè)器送到太陽(yáng)上;但這同時(shí)也是帕克的局限性所在，因?yàn)樗荒芴綔y(cè)它所在的‘點(diǎn)’的信息，但太陽(yáng)風(fēng)覆蓋的太陽(yáng)系空間是一個(gè)完整的因果鏈，帕克的‘就位’探測(cè)就好比‘盲人摸象’。所以，要想得到完整的物理圖像，帕克任重而道遠(yuǎn)。”

空間地面觀測(cè)各有優(yōu)勢(shì)

我國(guó)的懷柔太陽(yáng)觀測(cè)基地開展的工作主要涉及太陽(yáng)磁場(chǎng)速度場(chǎng)形態(tài)演化、磁場(chǎng)非勢(shì)特征、磁螺度觀測(cè)與理論、小尺度(弱)磁場(chǎng)及磁場(chǎng)內(nèi)稟性質(zhì)和基于矢量磁場(chǎng)觀測(cè)的太陽(yáng)大氣三維重構(gòu)等方向，近年來(lái)還拓展了太陽(yáng)發(fā)電機(jī)、日震學(xué)等理論研究。

雖然都是觀測(cè)太陽(yáng)磁場(chǎng)，但懷柔基地側(cè)重的是測(cè)量太陽(yáng)表面(光球?qū)?的磁場(chǎng)，而帕克關(guān)注的是日冕層到地球空間這一部分的磁場(chǎng)。“如果把研究太陽(yáng)磁場(chǎng)看作拼圖，帕克與懷柔基地的工作是互相補(bǔ)充，再加上近地空間的諸多其他觀測(cè)，最終目的是為了拼出一塊完整的太陽(yáng)—地球空間的磁場(chǎng)圖。”鄧元勇表示。

據(jù)介紹，我國(guó)的太陽(yáng)觀測(cè)目前僅為地基觀測(cè)，未來(lái)數(shù)年將實(shí)現(xiàn)近地軌道衛(wèi)星平臺(tái)的空間觀測(cè)。如果能夠飛到太陽(yáng)的極區(qū)去看看，這將是令世界矚目的一項(xiàng)探測(cè)工程，也是世界航天大國(guó)的太陽(yáng)和空間物理工作者竭力爭(zhēng)奪的高地。

過(guò)去20多年來(lái)，懷柔基地的研究者們致力于研究太陽(yáng)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，及其與太陽(yáng)活動(dòng)之間的關(guān)系。

“太陽(yáng)磁場(chǎng)的復(fù)雜性可以用磁螺度等參數(shù)來(lái)描述。螺度這個(gè)概念，有個(gè)簡(jiǎn)單的理解，就好比繩子被打了結(jié)，扭作麻花，繩結(jié)越多表示結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。我們的一部分工作，可以說(shuō)是在揭開繩結(jié)背后的機(jī)制。近年來(lái)，在磁螺度的研究方面我國(guó)太陽(yáng)物理工作者作出了顯著貢獻(xiàn)，居于世界前列。”中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)懷柔太陽(yáng)觀測(cè)基地團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人向科技日?qǐng)?bào)記者透露。

專家表示，電磁相互作用導(dǎo)致的太陽(yáng)劇烈活動(dòng)是災(zāi)害性空間天氣事件的源頭，太陽(yáng)磁場(chǎng)研究不僅具有科學(xué)意義，而且對(duì)人類活動(dòng)也有重要的現(xiàn)實(shí)意義。(實(shí)習(xí)記者 代小佩)

關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)磁場(chǎng) 帕克