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李会超：没有自己的太阳观测卫星，中国错失前沿性原创发现
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李会超空间物理学博士，科普作者
最后更新: 2019-12-13 13:56:55【文/观察者网专栏作者 李会超】
除了给予地球光和热外，太阳也已另一种方式影响着我们的地球。一种被称作“太阳风”的高速等离子体流时刻从太阳上涌出，并向太阳系的深处奔去。当它到达地球附近时，会与地球的磁场发生作用。强烈的太阳风暴会引起地磁场的剧烈变化，对航天、供电、通讯、航空、导航等一系列领域和技术系统产生灾害性的影响。据估计，如果超强太阳风暴正面袭击地球，仅难以修复的电网瘫痪，就将给北美地区造成万亿美元级别的巨大损失。
去年8月11日，帕克太阳风探测器在美国卡纳维拉尔角空军基地由Delta-4重型火箭发射升空。与以往的探测器相比，帕克太阳探测器将前所未有的靠近太阳，揭开太阳风产生原理的秘密。12月4日，《自然》杂志发表了4篇论文，并专门配以新闻和综述文章，对帕克太阳探测器的所取得的第一批成果进行了报道。
这批让人先睹为快的成果，虽然距离完全实现帕克太阳探测器的科学目标尚有距离，但在最开始两次接近太阳就能有众多的新发现，也给了科学家们更多的信心和期待。与此同时，我国在空间太阳观测方面也取得了突破性的进展，使中国科学家在未来有望在该领域有更大的作为。
靠近太阳的观测带来新发现
1958年，太阳风的发现者尤金·帕克博士提出，由于日冕底部的高温，日冕中存在着比较大的压强梯度力，使太阳大气中的等离子体逃脱了太阳引力的束缚，被逐渐加速并最终达到超音速，形成了太阳风。这一理论推测虽然一开始被学界否定，但很快便被探测器在太空中的实测数据所证实。
太阳释放的能量来自于太阳内部的核聚变反应。从太阳内部到我们肉眼可见的太阳光球，温度随着与中心距离的增加而逐渐降低，这也符合我们日常生活中的常识：距离热源越远，温度越低。然而在光球以上的色球、过渡区和日冕中，反常的现象发生了。太阳大气中等离子体温度从六千多度猛增到了百万度，进而获得了可以形成太阳风的条件。在六十年的太阳风研究过程中，研究者们试图搞清这一反常升温现象的原因，解释日冕加热和太阳风加速的机理，将帕克的太阳风理论进一步完善，形成更加自洽的物理图像。目前，研究者们普遍认同，太阳对流层中的动能转化为了磁场能，再由磁场传输到日冕中，并再次转换为等离子体的内能和动能。
然而，对于磁场能量转换的具体物理过程，则仍存在争议。总体上，大致可以将目前的主流学说划分为“磁重联”和“阿尔芬波”两派。同时，对于物理过程发生的具体图像的不同构想，又在这两派中形成了诸多具体的理论模型。造成这种争议现象的原因，很大程度上是因为人们无法获取太阳风源区的实测数据。
上世纪七十年代发射的太阳神A、太阳神B探测器曾经获取到了距离太阳中心约65 Rs（Rs为太阳半径）的太阳风实测数据，而目前大部分太阳风观测数据都获取于1AU(AU为天文单位，即日地平均距离，1AU=215Rs)甚至更远的位置。在这些位置，日冕加热和太阳风加速过程已经完成，人们看到的是这两个过程的“果”，因而难以探求“因”。同时，虽然科学家们可以用地面上或太空中的望远镜，在距离太阳较远的地方对日冕进行相对细致的遥感观测，但这些探测所带来的信息终究无法替代实地测量的信息。
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- 责任编辑: 柳叶刀
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