在太陽的邊緣瘋狂試探,「帕克」太陽探測器即將迎來近日點!

 （圖片來源：NASA）

2019年8月16日，帕克太陽探測器第三次開啟了它的四個儀器套件，這比前兩次太陽遭遇時都要早，使得這一次的觀測周期從11天延長到了35天左右。據美國航空航天局預測，「帕克」的第三次近日點將發生在今年的9月1日。

此前，在4月4日，「帕克」剛剛完成了它的第二次近太陽探測，並以2414公裡記錄為距離太陽最近的太空船。顯然，一周以後這一數據將會被它自己再一次刷新。

11月8日從距離太陽2719萬公裡的太空中拍攝的太陽。

這張熾熱的圖片是去年11月8日，帕克太陽探測器在距離太陽2719萬公裡的太空中拍攝的。從圖中我們可以看到高能氣體（等離子體）從太陽噴湧而出的畫面，而那個明亮的圓點就是我們的水星，周圍出現的黑點則是由於圖像生成方式而出現的水星的重複影像。

按照美國航空航天局的計劃，整項任務的時間將持續到2025年中，在這期間帕克太陽探測器將完成24次飛越，最終直接飛入太陽外層大氣層日冕所在軌道上，到達距太陽光球層616萬公裡（約為日地距離的4%）的地方。

「我們需要深入這一區域，採集新的等離子體，採集新形成的物質，從而觀察那裡正在發生什麼過程，存在什麼物理機制，」NASA華盛頓特區總部太陽物理學分部主任尼古拉·福克斯（Nicola Fox）解釋道，「我們想要了解為什麼會存在這種溫度倒置——你從一顆高溫的恆星旁邊經過，卻發現它的大氣層變得更加炙熱，而不是像你想像的那樣陰冷。」

帕克太陽探測器必須總是將隔熱罩對準太陽，上面的廣域成像儀只能躲在厚厚的隔熱罩後面，從側面對太陽進行拍攝。

如今帕克太陽探測器已經發射一周年了，但你真的理解它的意義嗎？

這貨都快親吻太陽了，而你對太陽的了解還停留在赤橙黃綠藍靛紫？

  

接下來讓我們捋一捋上述內容中出現的知識點：

1、當之無愧的C位

眾所周知，太陽是太陽系的中心，是我們仰望天空時那個最亮、最熱的「大火球」（我是說萬裡無雲的時候），但你知道太陽究竟有多大嗎？

太陽的半徑有將近70萬公裡，體積是地球的130萬倍。太陽系中包括八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天體以及星際塵埃等，而這所有的天體加起來的質量都不足太陽系總質量的1%，也就是說，光太陽自己的質量就佔了整個太陽系總質量的99.86%！

太陽實際上是一顆黃矮星，黃矮星的壽命大概為100億年，而我們的太陽現在已經45.7億歲了，大約50至60億年之後，太陽內部的氫元素就會幾乎會全部消耗殆盡。

 

太陽也許看起來像是固體，但它其實是一個主要由氫和氧組成的巨大的稠密氣體球。描述太陽的最佳詞彙是流體，這個描述包括了液體、氣體和等離子體等可能的狀態（等離子體是一種特殊的液體或者氣體，其中的電子被從原子中分離出來，使用這種材料可以導電）。

——選自《太陽全書》

《太陽全書》，作者是有「美國夸父」之稱的傑伊·帕薩喬夫。

2、一場危險的「越獄」

由於太陽黑子磁場區的面積增加和逐漸消失引起強磁場區域衰減，會伴隨著冕洞的形成。太陽大氣的開放區域形成時，太陽表面一塊很大的面積由單一磁極性主導，例如活動區的後隨極性在太陽表面擴散。當太陽表面很大面積的一大部分由同一極性主導，在這一部分表面上方所有的磁場將會豎起來指向同一個區域，也就是垂直於日表方向。如果沒有日冕存在，磁場將會保持在太陽附近，這部分從太陽面發射的磁場將會返回去，終結於太陽表面的另一區域。

日冕物質拋射從太陽表面噴射到行星際空間。

但是，本應被閉合的磁場保持在接近於表面處的日冕離子體，由於其高溫，被從太陽表面推到外面，進而增加了磁場開放並指向行星際空間的趨勢。最終，表面磁荷分布趨向於使磁場變得垂直這一因素，與日冕等離子體向上的壓力作用在一起，引起磁力線的開放。這些開放的區域使日冕等離子體不再被磁場約束，而是可以自由地離開太陽，以太陽風高速流的形式向外面運動。流動的太陽風攜帶著磁場，二者一併形成了射流狀結構，延伸到離太陽很遠的距離。

2013年6月19日，溫度高達百萬度的日冕圖像中的一個大的冕洞。

3、「外熱內冷」的太陽

在日全食即將開始的前幾分鐘，太陽會明顯地暗下來。但是太陽看起來比月亮亮無數倍，所以即使太陽被遮住，只剩下百分之一被人看見，也比夜晚滿月時的月亮要亮10000倍甚至更多。

慢慢地，月亮會幾乎完全地遮住太陽，只留下一串「珠子」，這是太陽光透過月球上凹凸不平的環形山而行形成的。最後，天空中只剩下一顆漂亮的「珠子」，我們將其稱為「鑽石環」。當鑽石環消失後，太陽周圍會出現暈狀的物質，這就是「日冕」。

日冕圖

日冕由很稀薄的完全電離的等離子體組成，其中主要是質子、高度電離的離子和高速的自由電子。它是太陽大氣的最外層，可以分為內冕、中冕和外冕，其溫度是太陽表面溫度的數百倍——沒錯，就如福克斯所說，我們的太陽，存在一種溫度倒置現象。我們慣性地以為越接近太陽本身溫度就應該越高，但事實卻是，位於太陽大氣最外層的日冕的溫度要比太陽表面的溫度要高得多，至於這是為什麼，恐怕就要等著「帕克」太陽探測器帶給我們答案了，不過在這之前，或許你可以先從這本書裡了解一二。

倫敦科學博物館

國際天文學聯合會權威專家

聯合出品

作者簡介

 

 傑伊·帕薩喬夫

享譽全球的日食專家，國際天文學聯合會（IAU）日食工作組主席，曾任美國國家航空航天局（NASA）天體物理學會委員。至2018年已觀測過70次日食，被譽為「美國夸父」。著有大量天文學、物理學等各學科專著和教材。2003年榮獲美國天文學會教育獎，2012年榮獲法國天文學會最高獎皮埃爾·讓森獎。

 

 李昂·戈拉伯

哈佛-史密森天體物理中心的高級天體物理學家。他擅長研究太陽和恆星磁場活動，並參加建造了許多火箭和衛星儀器。