太陽上的物質來到地球要經歷多少磨難？

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每天我們抬頭就能看見太陽。太陽集中了整個太陽系總體質量的99.86%，其中有著氫、氦、氮、碳、氧、鐵、鎂、矽、鈣、鈉等幾十種元素組成的數不清的微觀粒子，簡直要把元素周期表前排背一個遍。這些物質生於太陽，卻也憧憬我們美麗的地球。今天，我們故事的主角就是太陽上普通的一個小小粒子。

在它的腳下，太陽內部熊熊不息的核聚變反應給表面以上的氣體提供了龐大的能量。在太陽中心1500萬度的核反應區，每秒鐘有6億噸的氫發生氫彈那樣的核聚變反應，相當於約1億頭非洲大象；反應區向外釋放的各種電磁輻射和粒子流，被外圈的輻射區吸收放射、被對流層物質交換，最終達到5700開氏溫度的太陽表面，也就是人們常說的「6千度」溫度的太陽光球層，在這之上是發光、透明的太陽大氣。

我們的主角在這些能量的鼓舞下，飛得更快，也想飛得更高。當它飛到500公裡高度時，溫度略微下降到4300度，但在接下來兩三千公裡高的色球層旅途中上升到1萬度。色球層往上的一千公裡的過渡區，小小粒子似乎從飛機換成了火箭，溫度快速從1萬度上升到50萬度。經過這次陡增之後，再上升到大約1萬到2萬公裡高，溫度可達150萬度，這裡被稱為日冕，厚度有幾百萬公裡。100萬度是我們平時生活難以接觸的溫度，比如鋁在2467攝氏度變成氣體，而鐵在2750攝氏度變成氣體。

粒子認為，天空才是它的極限。但太陽強有力的磁場，就像籠子堅固的柵欄，把這些粒子牢牢地限制在太陽周圍。一些太陽物質只能沿著磁場彎曲的線流動，形成了像耳朵一樣的日珥。不過，粒子還是找到了突破口。在一些地方，例如冕洞，太陽上伸出的磁力線沒有折回太陽，好比一條打開、伸向遠方的鐵路，太陽大氣就在膨脹中向著宇宙噴發而出。粒子搭上了這輛名為太陽風的「列車」，它的目的地是——蔚藍的地球。

太陽的耳朵——日珥

這條路長達1.5億公裡，如果坐500公裡每小時的高鐵，大約要走34年。然而，太陽風卻有著神奇的動力，在冕洞底部「發車」時的速度大約每秒16公裡，但它出發後的一段路程速度會越來越快，當到達地球附近時，速度可以達到每秒300至400公裡，甚至更快。咱們高鐵一小時跑的路，太陽風一秒鐘就跑了。因此，這段路程幾天就可以抵達。

早在太陽風之前，太陽的電磁輻射、高能粒子輻射、日冕物質拋射等更快速的先鋒團已經搶先到達地球，最快的太陽輻射是光速，只花了8分鐘路途，而慢的粒子流也只需要兩三天。但當我們主角的粒子搭著太陽風拍馬趕到的時候，卻發現自己進不了地球的大門。

首先是在速度高達每秒300至400公裡的太陽風當中，地球就好像河水中靜止的小石子。太陽風的速度超過了擾動在其中傳播能達到的速度，也就是類比於咱們說話時聲音在空氣中傳播的聲速，這就使得地球周圍的太陽風會經歷一個「急剎車」，發生密度、速度的突變，這種強烈的壓縮形成一種波，叫做激波，也叫衝擊波，這種波在超音速飛機周圍也會出現。地球周圍相對於太陽風的激波，從側面看是彎曲的弧線，故而叫做弓形激波。我們主角的粒子在這裡不得不減速，就好像排隊安檢的人一樣，等待進入地球的許可。

過了弓形激波之後，粒子發現自己在地球周圍也遇到了磁場這一「衛兵」。地球的磁力線從南極伸出來，從北極流進去，在地球周圍磁場方向從南向北，讓地球看上去好像一顆南瓜。組成太陽風的粒子帶有正負電荷，並保持了它們離開時的太陽磁場，這被稱為磁凍結，而磁場碰到磁場是互不相讓、不能穿越的，因此，太陽風被地球磁場阻攔在外邊。

太陽風和地磁場的「較量」

凍結的磁場帶來了另一個可能性，就是磁場打破之後重新連接，叫做磁重聯。如果凍結的太陽磁場方向從北向南，與地球磁場相反，粒子跟隨著太陽風，經過與地球磁場的碰撞，北邊的磁力線與地球北邊的磁力線重聯成一根，南邊也是如此，磁力線一下子就變成了一個發卡一樣的弧形，包裹著這些太陽風粒子向地球的南北飛去，並在磁力的作用下一路甩到地球背陽面的上百萬公裡的遠處，比月亮還遠。在這麼遠的地方，太陽風的粒子再次匯聚，此時北邊的磁力線指向地球，南邊的磁力線遠離地球，又是相反的方向，又一次發生磁重聯，這些太陽風粒子一部分遠離地球而去，另一部分幸運兒就被地球磁場裹到裡面。

這一次我們主角的粒子像被彈弓彈射一樣，衝向夢想中的地球，但是它又經歷了新的電磁活動。遺憾的是，它在這上百萬公裡旅途中的經歷，我們的科學家都還沒有完全搞明白。錚錚有聲的原則就是，「不知道」也要說的理直氣壯！理論上講，它應該是在地球周圍10萬公裡附近匯聚進地球周圍的電流，並在合適的時機，沿著地球的磁力線沉降到南北極。歷盡千辛萬苦，從太陽來的粒子終於來到了地球，來到了我們的家。