派克太陽探測器首次進入太陽大氣層帶來新發現

歷史上第一次有探測衛星接觸太陽。美國太空總署的派克太陽探測器（Parker Solar Probe）已經穿過太陽的高層大氣「日冕」，並在那裡採集粒子和測量磁場強度。

這次新的里程碑標誌著派克太陽探測器的一大步，也是太陽科學的一大飛躍。正如登陸月球讓科學家了解它是如何形成一樣，接觸太陽的組成成分將幫助科學家發現關於離我們最​​近的恆星及它對太陽系的影響的關鍵因素。

派克太陽探測器不僅讓我們對太陽的演化及對太陽系的影響有更深入的了解，而且我們對自己恆星的了解也讓我們更加地了解宇宙其的恆星。

隨著派克太陽探測器越來越靠近太陽表面，它發現其它探測衛星因為距離太遠而無法看到的新事物，包括從太陽風內部來自太陽的粒子流可以影響我們在地球上的流動。2019年，派克太陽探測器發現太陽風中的磁性鋸齒狀結構在太陽附近很多。但是它們是如何形成以及在何處形成的仍然是個謎。從那時起，派克太陽探測器與太陽的距離減半，現在已經足夠接近，可以確定它們起源的地方是來自太陽表面。

與地球不同，太陽沒有固體表面。但它確實有一個非常熱的大氣層，由通過重力和磁力與太陽結合的太陽能材料製成。隨著不斷上升的熱量和壓力將這些物質推離太陽，它會到達一個重力和磁場太弱而無法容納它的地步。

該點稱為阿爾文（Alfvén）臨界面，標誌著太陽大氣的終結和太陽風的開始。具有使其跨越邊界的能量的太陽能材料成為太陽風，當它穿過太陽系、到達地球和更遠的地方時，它會拖曳太陽的磁場。重要的是，在阿爾文臨界表面之外，太陽風移動得如此之快，以至於風中的波浪無法以足夠快的速度返回太陽，切斷了它們的聯繫。

直到現在，研究人員還不確定阿爾文臨界表面的確切位置。根據日冕的遠程圖像，估計它距離太陽表面十到二十個太陽半徑。派克太陽探測器的螺旋軌跡使它慢慢靠近太陽，在最後幾次飛行中，始終低於二十個太陽半徑（地球與太陽距離的 91%），使它處於穿越邊界的位置（如果估計是正確）。

2021年4月28日，在第八次飛掠太陽期間，派克太陽探測器在太陽表面上方18.8個太陽半徑處遇到了特定的磁性和粒子條件，這告訴科學家它已經越過阿爾文臨界表面第一次，終於進入太陽大氣層。

在飛越過程中，派克太陽探測器多次進出日冕。證明了一些人的預測，阿爾文臨界表面的形狀不像光滑的球。相反，它具有使表面起皺的尖峰和低谷。發現這些突起與來自地表的太陽活動對齊的位置可以幫助科學家了解太陽上的事件如何影響大氣和太陽風。

有一次，當派克太陽探測器下降到距太陽表面十五個太陽半徑以下時，它通過了日冕中稱為偽流（pseudo-streamer）的特徵。偽流是從太陽表面升起的巨大結構，在日食期間可以從地球上看到。

穿過偽流光，猶如飛入風暴眼。在偽流中，條件安靜了，粒子變慢了，而且轉向的次數也減少了，這與衛星通常在太陽風中遇到的繁忙粒子彈幕相比發生了戲劇性的變化。

派克太陽探測器第一次發現自己處於一個磁場強大到足以控制那裡粒子運動的區域。這些條件是已通過阿爾文臨界表面並進入太陽大氣層的明確證據，在那裡磁場塑造了該地區一切事物的運動。

第一次穿過日冕只持續了幾小時，是為該任務計劃的眾多通道之一。派克將繼續螺旋靠近太陽，最終達到離地表 8.86 個太陽半徑的距離。即將到來的飛越（下一次飛越將在2022年1月）很可能會讓派克太陽探測器再次穿過日冕。

日冕的大小也受太陽活動的影響。隨著太陽十一年活動週期的加速，日冕的外圍邊緣擴大，使到派克太陽探測器有更大的機會在日冕內停留更長的時間。

【圖、文：節譯自美國太空總署2021年12月日新聞公佈】