追风，追来自太阳的风

赵君鹏

极光，绚丽多姿、如梦似幻的惊世之美令人神往。长期以来，人们一直对极光的成因迷惑不解，直到科学家揭开“太阳风”的神秘面纱之后，极光现象才得到科学合理的解释。

美国芝加哥大学科学家尤金·帕克研究发现：太阳的大气是动态的，200万摄氏度的高温使得日冕中的一些粒子摆脱太阳引力奔向太空，他将这种现象命名为“太阳风”。也就是说，太阳风就是来自太阳的高能带电粒子流，科学家形象地称其为“太阳打喷嚏”。这些粒子的运动速度很快，每秒可达200至800千米，它们可以摆脱太阳的引力，运行到太阳系的各个角落。有道是：“太空不空，太空中有太阳风。”研究表明，极光的形成和太阳风密切相关，极光就是来自地球磁场或者太阳的高能带电粒子流使地球两极上空的高层大气分子产生了电离现象。

太阳风不仅给人类带来了极光这样的惊世美景，也带来了许多危害。因为地球上的台风速度超过每秒51米时就会被认定为16级，这是台风的最高级别;而太阳风到达地球时，速度可达每秒350至450千米，有时甚至可达每秒800千米。太阳电子流不仅速度快，源源不断，还会对地球的通讯、电力、电子导航和定位、广播电视等造成严重的危害。比如苏联的空间站曾受到太阳风的影响而偏离了运行轨道，途经北极圈的国际航班被迫改变航线等。

随着人们对电子产品的依赖越来越强，太阳风对人类造成的危害也越来越明显，所以了解太阳风的具体成因和规律迫在眉睫。美国国家航空航天局发射了“帕克”太阳探测器，目的是探测太阳表面和太阳风。地球到太阳的距离约为1.5亿千米，而该探测器离太阳最近处只有600万千米，这是迄今为止人类发射的离太阳最近的物体，人们形象地将此次行动称为“触摸太阳”。探测器观测到了太阳磁场的反转现象，也发现了低速太阳风发源于冕洞。

“帕克”太阳探测器虽然神勇，但仍有许多问题解决不了，比如“帕克螺旋”。太阳磁场呈螺旋状，这是太阳磁场被太阳风吹散，加上太阳不停地自转所致，科学家将其命名为“帕克螺旋”。研究表明，太阳磁场拉伸和旋转的区域具有高度的动态特性，但是受条件限制，科学家很少研究它，即使此次发射了太阳探测器，也对研究“帕克螺旋”的贡献甚微。因为探测器只能探测它所在的“点”的信息，但太阳风覆盖太阳系空间是一个完整的因果链。

为了弥补这一缺憾，美国威斯康星大学麦迪逊分校的伊桑·彼得森团队设计了一个等离子约束装置，让氦等离子体在该装置中高速旋转。只要等离子体自转的速度足够快，就可以形成螺旋状。这个团队用这种方法，在实验室里成功创造出“帕克螺旋”的实验模型。虽然“帕克螺旋”的膨胀程度比这个模型复杂得多，但是它准确地再现了太陽磁场的结构。科学家可以用探针测量磁场结构和等离子体流的相关数据，来研究太阳风的起源和变化，以及太阳风动力学的相关信息，寻找长期困扰人类的秘密。比如，带电粒子流的速度是如何从开始时的每秒10千米加速到每秒几百千米的。

研究太阳磁场不但具有科学意义，而且对人类活动也有重要的现实意义。“浴日安知量，追风不计程”，唐代的陆龟蒙写下这个诗句时，他不会想到21世纪的人们不仅研究地球上的风，也开始追逐来自太阳的风了。