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：没有自己的太阳观测卫星，中国错失前沿性原创发现
- 李会超空间物理学博士，科普作者
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2019-12-13 08:37:29 字号：A- A A+ 来源：观察者网

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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标签太阳观测帕克太阳探测器前沿原创成果中国先导卫星计划零突破
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