太阳风从何而来？日食或将提供答案
观察太阳表面与大气层的交汇处可以揭示太阳风的起源
充满电极光是由太阳风在地球大气层中引发的，太阳风是一股从太阳吹出的带电粒子流。这张极光照片是 6 月 26 日从国际空间站拍摄的。
美国宇航局
太阳无法控制住自己。带电粒子流以每秒数百公里的速度从太阳流出，冲击着沿途脆弱的行星。
这种猛烈的气流被称为太阳风，它对塑造太阳系的生命有着直接的作用。人们认为它剥离了火星的大部分大气层（SN：4/29/17，第 20 页）地球之所以不会遭受同样的命运，全靠其强大的磁场，它可以引导太阳风围绕地球运行。
但科学家们并不了解太阳风如何运作的一些关键细节。太阳风起源于太阳表面与大气层交汇的区域。与地球上的风一样，太阳风也是阵风——在不同地区以不同的速度传播。太阳风在太阳大气层日冕较暗的区域速度最快。太阳风从太阳表面吹过，穿过大气层。这些日冕洞日冕风的速度为每秒 800 公里。但日冕风的速度只有每秒 300 公里左右，它吹过延伸的尖锐的日冕流，日冕流使日冕呈现出皇冠般的外观。没有人知道日冕风为什么变化无常。
空格处日冕洞就像美国宇航局太阳动力学观测站于 2014 年 5 月拍摄的这张照片，是等离子体很少的区域，因此在某些波长下看起来很暗。虽然它们看起来是空的，但日冕洞是太阳风最强的地方。SDO/NASA |
8 月 21 日的日食为天文学家提供了一个绝佳的机会来捕捉内日冕中太阳风的动态。美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德航天中心的 Nat Gopalswamy 和他的同事将测试一种名为偏振仪的新型仪器，该仪器用于测量离开太阳的电子的温度和速度。测量将从靠近太阳表面的地方开始，延伸到大约 560 万公里，即太阳半径的八倍。
“我们应该能够探测到婴儿太阳风，”戈帕尔斯瓦米说。
偏振仪安装在俄勒冈州马德拉斯的一所高中，它将分离出偏振光（即电场朝一个方向排列的光）和电场朝各个方向振荡的光。由于电子散射偏振光比散射非偏振光多，因此这项观测将使科学家了解电子的活动，进而了解太阳风的活动——它流动的速度有多快、有多热，甚至它来自哪里。
Gopalswamy 及其同事还将拍摄四种不同波长的光的图像，作为速度和温度的另一种测量方法。绘制靠近太阳表面的快速和慢速太阳风图可以为它们如何加速提供线索。
该团队在 1999 年土耳其的一次日食期间试用了该仪器的早期版本。但该仪器要求研究人员翻阅三个不同的偏振滤光片才能捕捉到他们想要的所有信息。用手转轮循环翻阅滤光片既慢又笨重——当日全食（月球完全遮挡太阳的时期）仅持续约两分钟时，就会出现问题。
该团队升级后的偏振仪经过精心设计，可以同时通过所有三个滤光片和四种波长的光收集数据。“主要要求是我们必须尽可能在短时间内拍摄这些图像，这样日冕就不会从一个时期到下一个时期发生变化，”Gopalswamy 说。一次曝光需要 2 到 4 秒，再加上两次滤光片之间的 6 秒等待时间。这样团队总共可以拍摄大约 36 张照片。
Gopalswamy 和他的团队首先在印度尼西亚2016 年 3 月的日食。“由于大自然的不合作，那次实验失败了，”戈帕尔斯瓦米说。“日食发生前十分钟，大雨倾盆而下。”
今年他们选择了马德拉斯，因为从历史上看，这里是日食路径上云层覆盖最少的地方。但他们仍然祈祷天空晴朗。
