描繪太陽磁場圖景 帕克“盲人摸象”探磁場

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

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

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

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

為什么在帕克之前，低速太陽風(fēng)的起源沒有得到證實(shí)呢?

首先，太陽風(fēng)本身很難追蹤。“一般來說，太陽風(fēng)離開日冕層以后我們才能跟蹤觀測它，所以它從哪里來，就不清楚了。就好比說，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)來源于何處。”中國科學(xué)院國家天文臺懷柔太陽觀測基地團(tuán)隊(duì)研究人員表示。

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

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

他們表示，從某種意義上來說，帕克之所以受到關(guān)注，也主要是因?yàn)樗芘c太陽“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)了太陽磁場反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

對此，鄧元勇告訴記者：“只能說帕克是觀測到了磁場反轉(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)界對于帕克觀測到的磁場反轉(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是‘就位’(insitu)探測，從這一點(diǎn)來看，它具有劃時(shí)代意義，即人類真的把探測器送到太陽上;但這同時(shí)也是帕克的局限性所在，因?yàn)樗荒芴綔y它所在的‘點(diǎn)’的信息，但太陽風(fēng)覆蓋的太陽系空間是一個(gè)完整的因果鏈，帕克的‘就位’探測就好比‘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)。”

空間地面觀測各有優(yōu)勢

我國的懷柔太陽觀測基地開展的工作主要涉及太陽磁場速度場形態(tài)演化、磁場非勢特征、磁螺度觀測與理論、小尺度(弱)磁場及磁場內(nèi)稟性質(zhì)和基于矢量磁場觀測的太陽大氣三維重構(gòu)等方向，近年來還拓展了太陽發(fā)電機(jī)、日震學(xué)等理論研究。

雖然都是觀測太陽磁場，但懷柔基地側(cè)重的是測量太陽表面(光球?qū)?的磁場，而帕克關(guān)注的是日冕層到地球空間這一部分的磁場。“如果把研究太陽磁場看作拼圖，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，最終目的是為了拼出一塊完整的太陽—地球空間的磁場圖。”鄧元勇表示。

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

過去20多年來，懷柔基地的研究者們致力于研究太陽磁場結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，及其與太陽活動之間的關(guān)系。

“太陽磁場的復(fù)雜性可以用磁螺度等參數(shù)來描述。螺度這個(gè)概念，有個(gè)簡單的理解，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，可以說是在揭開繩結(jié)背后的機(jī)制。近年來，在磁螺度的研究方面我國太陽物理工作者作出了顯著貢獻(xiàn)，居于世界前列。”中國科學(xué)院國家天文臺懷柔太陽觀測基地團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人向科技日報(bào)記者透露。

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

關(guān)鍵詞： 太陽磁場 帕克