作者:芝加哥大学的路易斯·勒纳 信用:NASA 太阳风是一股粒子流，以每小时约100万英里的速度离开太阳，在整个太阳系中传播
芝加哥大学物理学家尤金·帕克在20世纪50年代首次提出，日食期间，太阳风在太阳周围的光环中是可见的，有时当粒子撞击地球大气层时，太阳风就是北极光
虽然太阳风保护地球免受来自太空的其他有害粒子的侵害，但风暴也可能威胁到我们的卫星和通信网络
什么是太阳风？ 太阳表面高达华氏6000度，但是它的大气——被称为日冕——却比它热一千多倍
它也异常活跃；那些耀斑和光环是日食时你在太阳周围看到的光环
日冕非常热，太阳的引力无法支撑它，所以粒子被抛向太空，向各个方向穿越太阳系
当太阳旋转、燃烧和打嗝时，它会产生复杂的粒子漩涡
这些粒子，主要是质子和电子，在经过地球时，正以每小时100万英里的速度行进
这种被称为“太阳风”的粒子流对我们的生活有着巨大的影响
它保护我们免受来自银河系其他地方的杂散宇宙射线的影响——但是太阳表面的风暴效应也会影响我们的电信网络
风还会对在太空旅行的宇航员构成威胁，所以美国宇航局希望更好地了解它的特性
太阳风是如何被发现的？ 信用:NASA 1957年，尤金·帕克是芝加哥大学的助理教授，他开始研究天体物理学中一个悬而未决的问题:粒子是从太阳出来的吗？这样的现象似乎不太可能；地球的大气层不会流向太空，许多专家认为太阳也是如此
但是科学家们注意到了一个奇怪的现象:彗星的尾巴，不管它们朝哪个方向移动，总是指向远离太阳的方向——几乎就像有什么东西把它们吹走了一样
帕克开始计算
他计算出，如果太阳的日冕是100万度，一定会有一股粒子流从它的表面扩散出去，最终变得极快——比音速还快
他后来将这种现象命名为“太阳风”
" 帕克说:“故事到此结束，但事实并非如此，因为人们马上会说，‘我不相信。’”
他写了一篇论文，提交给《天体物理学杂志》；科学评论家的反应迅速而严厉
“你必须明白，当他提出这个想法时，听起来是多么不可思议，”乌切卡戈大学天文学和天体物理学教授福斯托·卡塔诺说
“这种风不仅存在，而且是以超音速传播的！在实验室里要把任何东西加速到超音速都非常困难，而且没有推进的手段
" 幸运的是，当时杂志的编辑是著名的天体物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡，他是帕克在芝加哥大学的同事
钱德拉塞卡也不喜欢这个想法，但这位未来的诺贝尔奖得主没有发现帕克的数学有任何问题，所以他否决了评论家的意见，发表了这篇论文
仅仅三年后，当美国宇航局的一艘名为水手二号的宇宙飞船在1962年的金星之旅中读取数据时，结果是明确的
“有太阳风，24/7都在吹，”帕克说
太阳风是如何影响我们的？ 信用:NASA 这一突破性发现重塑了我们对空间和太阳系的认识
科学家们逐渐了解到，太阳风不仅流经地球，而且遍及太阳系内外
它既保护我们，也威胁我们
宇智高天体物理学家安吉拉·奥林托解释说:“太阳风磁性覆盖了太阳系，保护地球上的生命免受来自银河系其他地方的高能粒子的侵害。”
“但它也影响了我们今天所拥有的复杂的卫星通信
因此，理解太阳风的精确结构、动力学和演化对整个文明至关重要
" 通常情况下，地球磁场会保护我们免受这些粒子的影响
但是有时候，太阳会“打嗝”，以每秒几千公里的速度向太空发射十亿吨的物质
这些被称为日冕物质抛射——如果一个大的日冕物质抛射碰巧击中了地球，冲击波可能会造成混乱并损害我们的通信系统
“它可以导致地球周围的磁场像被敲响的钟一样响起，”教授说
贾斯汀·卡斯帕，加州大学的毕业生，现在是密歇根大学的物理学家
这种情况会产生各种各样的干扰:飞机会失去无线电通信，全球定位系统会被甩出几英里远，银行、通信和电子系统会被摧毁
这种情况以前确实发生过:1859年，一场被称为卡灵顿事件的巨大太阳爆发使电报和电力系统关闭了几天
北极光如此强烈，以至于人们报告说即使在凌晨一点钟也能通过它的光阅读报纸
《辛辛那提每日商业报》写道:“北方的地平线上有一种可怕的壮观景象，从那里射出奇异的光柱，玫瑰色的光芒延伸到天顶，就像带着火焰的蒸汽。”
但在1859年，我们不像今天这样依赖电子产品
伦敦劳埃德保险公司2013年的一项研究估计，今天类似的风暴袭击地球可能会导致高达2美元的损失
仅美国就遭受了6万亿美元的损失，并将引发大面积停电和电网损坏
如果事先得到通知，我们可以采取一些预防措施，这就是工程师们想知道太阳风暴何时到来的原因
幸运的是，几个绕太阳运行的宇宙飞船拍下照片并送回地球，这样美国宇航局就可以监控火山爆发
(这里可以看到目前的太空天气情况
)但分析这些图像仍然需要火山爆发首先出现在太阳表面，这只能提供几分钟或几小时的预警
到目前为止，仍然没有办法在火山爆发前预测它们
对太阳风的更好理解也是人类另一项冒险的因素:太空旅行
一些太阳风粒子能量极高，可以在重要的航天器设备上戳出小洞——更不用说人体了
为了保护宇航员，美国国家航空航天局需要了解这种粒子的成分、特征和频率，以及如何提前预测太空天气以保证安全飞行
关于太阳风还有什么未解之谜？ 一位艺术家对太阳风粒子向地球而来的描绘
信用:NASA 太空气象预报员面临的最大问题之一是，我们仍然不知道为什么太阳的大气层比表面热得多
在日常生活中，当你远离热源时，你会期望温度稳定下降，就像把手从火上移开一样
但这不是太阳上发生的事情
在这种情况下，热量来自太阳核心发生的聚变，在表面逐渐冷却到6000华氏度，然后在日冕中再次上升到数百万度
已经提出了许多理论
科学家们知道，太阳的整个表面都在不断搅动和喷发；也许有更小的“纳米闪光”(每一个都还储存着10兆吨氢弹的能量)不断地在太阳表面喷发，将热量带到大气中
太阳表面也有磁场相互作用；这些磁场有可能以每秒数十亿次的爆炸力相互撞击——相互“抵消”，但在此过程中加热了大气
科学家想回答的问题包括: 为什么日冕比太阳表面热那么多？太阳风是如何加速远离太阳的？粒子运动的速度有多快，它们变得有多热？是磁场在加热粒子，还是有来自太阳表面的机械波？(还是两者都有？) 对这些过程的更深入理解可能有助于预测影响地球上生命的空间天气，揭示更多关于在我们世界上方轨道上的宇航员和长途旅行将面临的条件，甚至提供关于哪种恒星活动可能有利于遥远行星上的可居住性的线索
但是为了得到答案，我们需要靠近太阳本身
什么是NASA的帕克探测器？ 来自美国国家航空航天局太阳动力学观测站的三种波长的光的组合导致了1月20日一系列缓慢的日冕爆发
17, 2013
信用:NASA 自从太空旅行第一次成为可能以来，科学家们一直渴望去太阳的任务
太阳不仅对地球上的生命至关重要，它也是迄今为止我们能研究的最近的恒星
但是极端的温度意味着科学家们需要等待技术的发展来保护飞船免受太阳的高温和辐射
2018年，这个梦想终于实现了
美国国家航空航天局的帕克太阳能探测器——以尤金·帕克的名字命名，以纪念他的开创性研究——于8月10日开始了为期七年的探索炽热日冕的旅程
12, 2018
探测器是人类建造的移动最快的物体，时速超过15万英里
它跑得太快了，已经绕太阳跑了好几圈了
探测器的隔热板由不到5英寸的尖端碳复合材料制成，即使日冕在300万度外肆虐，它也能让飞船的精密仪器保持在85华氏度的低温下
(除了一个由宇智高校友贾斯汀·卡斯珀制造的特别坚硬的仪器，它可以从飞船的边缘窥视，以捕捉太阳风的粒子)
探测器已经向地球发回了大量数据，这导致了诸如太阳风的奇异“转向”等发现
当时91岁的帕克和家人飞往卡纳维拉尔角观看美国宇航局的飞船发射
帕克说:“发射进行了这么多，然后看到它慢慢消失——消失在夜空中，知道它永远不会回来——这是一次令人感动的经历。”
“你很少会有一个太空任务没有出现意想不到的事情，随着任务的进行，穿越到宇宙飞船从未进入过的区域，它实际上会变得更加令人兴奋
每一步都很迷人
"
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