NASA的帕克太阳探测器(PSP)已经飞得足够近，可以探测到太阳风在太阳表面产生的位置附近的精细结构，揭示了太阳风以均匀的爆炸形式离开日冕时丢失的细节。带电粒子。

帕克太阳探测器飞入快速太阳风并找到它的来源

这就像看到从喷头喷出的水流通过水流打在你的脸上。

在即将发表在《自然》杂志上的一篇论文中，由加州大学伯克利分校物理学教授StuartD.Bale和马里兰大学帕克分校的JamesDrake领导的科学家团队报告说，PSP具有检测到与冕洞内的超颗粒流相匹配的高能粒子流，这表明这些是所谓的“快速”太阳风的起源区域。

日冕洞是磁场线从表面出现而没有向内循环的区域，从而形成向外扩展并充满太阳周围大部分空间的开放磁场线。这些空洞通常在太阳静止期位于两极，因此它们产生的快速太阳风不会撞击地球。但是，当太阳每11年变得活跃时，其磁场就会翻转，这些孔会出现在整个表面，产生直接对准地球的太阳风。

了解太阳风的起源方式和起源地将有助于预测太阳风暴，太阳风暴虽然会在地球上产生美丽的极光，但也会对卫星和电网造成严重破坏。

德雷克说：“风将大量信息从太阳传递到地球，因此了解太阳风背后的机制对于地球上的实际原因很重要。”“这将影响我们了解太阳如何释放能量和驱动地磁风暴的能力，这对我们的通信网络构成威胁。”

根据该团队的分析，日冕洞就像喷头，从亮点中喷出大致均匀分布的射流，磁场线在这些亮点中进出太阳表面。科学家们争辩说，当相反方向的磁场在这些漏斗中彼此通过时，这些漏斗可能有18,000英里宽，这些磁场经常会断开并重新连接，从而将带电粒子从太阳中抛出。

“光球层被对流细胞覆盖，就像在一锅沸腾的水中一样，更大规模的对流流动被称为超颗粒化，”贝尔说。“在这些超颗粒细胞相遇并向下移动的地方，它们将路径中的磁场拖入这种向下的漏斗中。磁场在那里变得非常强烈，因为它刚刚被卡住。这有点像一勺磁场向下进入排水管.那些小排水沟，那些漏斗的空间分离，就是我们现在在太阳探测器数据中看到的。”

基于PSP检测到的一些极高能粒子的存在——粒子的传播速度比太阳风平均速度快10到100倍——研究人员得出结论，风只能由这个过程产生，这个过程被称为磁重联。PSP于2018年启动，主要是为了解决对构成太阳风的高能粒子起源的两种相互矛盾的解释：磁重联或等离子体或阿尔芬波加速。

“重要的结论是，正是这些漏斗结构内的磁重联提供了快速太阳风的能量来源，”贝尔说。“它不仅来自日冕洞的任何地方，它还存在于日冕洞内的这些超颗粒细胞的亚结构中。它来自这些与对流相关的小磁能束。我们认为，我们的结果是强有力的证据这是重新连接正在做的。”

正如该研究的合著者、约翰霍普金斯大学应用物理实验室的帕克太阳探测器项目科学家NourRa​​ouafi最近报道的那样，漏斗结构可能对应于从地球上可以在日冕洞中看到的明亮喷流。APL设计、建造、管理和运营航天器。

坠入阳光

当太阳风到达距太阳9300万英里的地球时，它已经演变成一种均匀的、湍流的旋转磁场，与带电粒子交织在一起，带电粒子与地球自身的磁场相互作用，并将电能倾倒到高层大气中。这会激发原子，在两极产生五颜六色的极光，但其影响会渗透到地球大气层中。预测最强烈的风(称为太阳风暴)及其对近地的影响是美国宇航局与恒星共存计划的一项任务。

该探测器旨在确定这种湍流风在太阳表面或光球层附近产生的样子，以及风中的带电粒子——质子、电子和较重的离子，主要是氦核——如何被加速以逃避太阳的引力。

为此，PSP必须接近25到30个太阳半径，也就是说，接近1300万英里。

“一旦你低于那个高度，即25或30个太阳半径左右，太阳风的演变就会少得多，而且它更有条理——你会看到更多太阳上的痕迹，”贝尔说。

2021年，PSP的仪器记录了阿尔芬波中的磁场折返，这似乎与产生太阳风的区域有关。当探测器到达距太阳表面约12个太阳半径(520万英里)时，数据清楚地表明探测器正在穿过物质射流，而不仅仅是湍流。贝尔、德雷克和他们的同事将这些喷流追溯到光球层中的超颗粒细胞，那里的磁场聚集并汇入太阳。

但是带电粒子在这些漏斗中被加速是通过磁重联将粒子向外弹射，还是通过从太阳流出的热等离子体波——电离粒子和磁场，就像它们在冲浪一样?

PSP在这些射流中检测到极高能粒子的事实——数十到数百千电子伏特(keV)，而大多数太阳风粒子只有几keV——这一事实告诉贝尔，它必须是磁重联来加速粒子并产生阿尔文波，这可能会给粒子带来额外的推动力。

“我们的解释是，这些重新连接流出的射流在传播时会激发阿尔文波，”贝尔说。“这也是从地球磁尾中众所周知的观察结果，在那里你有类似的过程。我不明白波阻尼如何产生这些高达数百keV的热粒子，而它自然来自重新连接过程.我们也在我们的模拟中看到它。”

PSP离太阳的距离不能超过地表上方约8.8个太阳半径(约400万英里)，而不会炸毁其仪器。贝尔希望用该高度的数据巩固团队的结论，尽管太阳现在正进入太阳活动高峰期，届时活动变得更加混乱，可能会掩盖科学家试图观察的过程。

“在太阳探测任务开始时，人们有些惊慌，我们将把这个东西发射到太阳周期中最安静、最沉闷的部分，”贝尔说。“但我认为，如果没有它，我们永远不会理解这一点。它会太混乱了。我认为我们很幸运，我们在太阳活动极小期发射了它。”