迴轉和驚喜，帕克太陽探測器的數據印證了20年前的理論
2023-03-31 07:01:56
反切和峰值:帕克太陽能探測器數據符合近20年的理論。
磁通量的發現表明它對「太陽」的基本磁運動過程有著深遠的影響。
科學家們繼續分析帕克太陽探測器的數據，並開始製作更清晰的太陽磁活動圖像，這將增強我們預測太陽可能出現的危險情況的能力。
圖片:動畫顯示磁力線被切換和重新連接，磁場返回到電暈。
隨著科學家獲得更多信息，模擬圖像與密西根大學研究人員在世紀之交提出的理論更加一致。
密西根大學氣候與空科學與工程教授賈斯汀·卡斯帕(Justin Kasper)表示，在帕克探測器於2018年8月著陸之前，託馬斯·唐納休(Thomas M. Donahue)和倫納德·菲斯克(Lennard Fisk)教授領導的現任和前任密西根大學研究人員已經模擬了太陽工作的複雜畫面。
帕克的太陽風電子阿爾法和質子(SWEAP)儀器套件的首席研究員卡斯帕說:「這不是一個在數據可用後才提出的理論。這就像是對20年前提出的理論的一次成功的觀察。(原始文本已關閉。)
飛船上傳感器的數據表明
首先，太陽的大氣層由等離子體和磁場組成。大氣運動通常基於全球環流模式。帕克太陽能探測器可以在任何給定的時間觀察到某個區域。
第二，在太陽和太陽風附近，從表面流出的帶電粒子流的嵌入磁場方向的突然變化(稱為回掃)將加速太陽風沿著帶電粒子流的運動。
第三，當從太陽表面磁場發射的磁感應線與延伸到太陽系的開放磁場線在短時間內對齊時，全球日冕磁場在交換磁力線之後通過重新連接的過程在太陽表面上產生相對運動(滑動)。
每一個數據都揭示了發生在太陽上的基本過程，這對地球具有實際意義。
卡斯帕說:「這讓我們了解太陽是如何產生太陽風的，不管是慢還是快。」。「弄清這種運行機制是預測太陽風何時會從慢變快，然後撞擊地球，產生磁暴的關鍵。」
這些結論驗證了1999年的預測和2001年菲斯克和U-M同事的研究論文。託馬斯·祖布欽目前是美國宇航局科學任務的副主任。
「這真的很棒，帕克太陽能探測器支持我們25年前基於太空飛行器數據的原始想法，並將其擴展，」Zurbuchen說。「當帕克的太陽探測器接近太陽時，我迫不及待地想看看我們下一步需要知道的答案或問題。」
照片:一個由內部交換重連激活的全球磁場循環的例子。在這一場景中，一條開放的磁場線將被拉向大的電暈環，或者內部交換重聯將發生，或者它將有效地跳到具有近似寬度的原始閉合迴路，向電暈發射一個S形磁場開關。
原理圖設計:賈斯汀·卡斯帕，列維·胡特馬赫(密西根工程大學)
很長一段時間，「非常糟糕」
這是新一期《天體物理學雜誌快報》的合著者菲斯克，回顧了他的早期作品是如何被物理學家接受的。它為幾個不同的太陽系現象的相互作用提供了可能的解釋，但是驗證這些推測的數據受到技術的限制，並且最近現象的影響只在更遠的日光層觀察到。日光層是太平洋的一部分，包括我們的太陽系，它受到太陽風的影響。
在這些早期發表的文章中，Fisk得出結論，在日冕的不同區域，所謂的開放磁場線從太陽的方向延伸到太空，以閉合模式循環，與太陽的旋轉方向相同或相反。他還假設，一次交換跳躍將使日冕有可能在整個太陽表面移動。
菲斯克是第一個發現日光層異常磁場運動的人，他將歐洲航天局尤利西斯太陽探測器項目和美國國家航空航天局的數據結合起來。1990年發射的尤利西斯是第一個飛越太陽兩極的探測器，記錄了來自低太陽緯度的粒子輻射。這一發現表明尤利西斯觀察到的磁場一定存在於日冕中。
這項研究的執行團隊包括Zurbuchen和Nathan Schwadron(現在是新罕布夏大學的物理學和天文學教授)。早期論文發表後，Fisk開始研究其他項目。然而，他隔壁的辦公室恰好是卡斯帕。去年，當帕克的太陽能探測器傳回第一批數據時，菲斯克見證了這些數據與他自己的發現有多麼吻合。
一旦基本過程清楚了，突然間，這些問題對太陽如何運行、磁場如何工作以及太陽風如何加速都有了一定的意義和發現菲斯克認為，「因為你有基本的機制，你將有更多的機會解決其他太陽和恆星物理問題。」
隨著帕克的太陽探測器繼續接近太陽，該項目將提供更多的機會來測試和驗證理論預測。帕克太陽探測器計劃是美國宇航局太陽物理「與星」計劃的一部分，旨在探索日地系統對生命和社會的直接影響。該項目由馬裡蘭州格林貝爾特的戈達德飛行中心負責，探測器由約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室設計、製造和操作。
相關知識:
帕克太陽能探測器(簡稱PSP，曾被稱為太陽能探測器或太陽能探測器+)是美國宇航局在2018年發射的機器人探測器。它的任務是反覆探測和觀察太陽的外部日冕。它將接近離太陽中心9.86太陽半徑(690萬公裡或430萬英裡)。到2025年，當帕克的太陽探測器離太陽最近時，它的速度將達到690，000公裡/小時(430，000英裡/小時)，相當於光速的0.064%。
作者詹姆斯·林奇
風雲:天文志願者團隊
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