帕克太阳探测器是第一个访问太阳大气层的航天器

宇宙飞船首次与太阳接触。在最近的一次飞越中，美国宇航局的帕克太阳探测器进入了太阳大气层。

12 月 14 日，位于华盛顿特区的 NASA 太阳物理学科学部主任尼古拉·福克斯 (Nicola Fox) 在美国地球物理联盟秋季会议的新闻发布会上表示：“我们终于到达了。” “人类已经触摸到了太阳。”

2021 年 4 月 28 日，帕克离开行星际空间，进入太阳区域，这是它与太阳的一次近距离接触。在那里，探测器首次测量了这个边界（称为阿尔文临界面）的确切位置。这是关于距太阳表面 1300 万公里，物理学家在网上和新奥尔良举行的会议上报告了物理评论快报12月14日。

“我们知道阿尔文临界面必须存在，”安娜堡密歇根大学的太阳物理学家贾斯汀·卡斯珀在新闻发布会上说。 “我们只是不知道它在哪里。”

找到这一关键层是帕克的主要目标之一(序列号：2018 年 7 月 5 日）。阿尔文临界面很重要，因为它标志着等离子体包可以与太阳分离并成为太阳的一部分的位置。，不断从太阳发出的快速带电粒子流（序列号：2017 年 8 月 18 日）。太阳风和其他更戏剧性的太空天气形式可以甚至在生活上（序列号：2/26/21）。科学家们希望准确地查明风是如何开始的，以便更好地了解它如何影响地球。

阿尔文临界面也可能掌握着太阳最大谜团之一的关键：为什么太阳的日冕及其稀疏的外层大气是(序列号：2017 年 8 月 20 日）。对于大多数热源，温度会随着您远离而下降。但太阳日冕的温度超过一百万摄氏度，而表面温度只有几千度。

1942 年，物理学家 Hannes Alfvén 提出了一个解决这个谜团的方法：一种磁波可能携带来自太阳表面的能量并加热日冕。直到 2009 年，但它们没有携带足够的能量来解释所有的热量（序列号：2009 年 3 月 19 日）。太阳物理学家怀疑，当这些波爬得更高并遇到阿尔芬临界面时所发生的事情可能会在加热日冕方面发挥作用。但直到现在，科学家们还不知道这个前沿领域从哪里开始。

确定了边界后，“我们现在将能够直接见证日冕加热是如何发生的，”卡斯珀说。

当帕克跨越看不见的边界时，其仪器记录到局部磁场强度显着增加，带电材料密度下降。在太阳风中，带电粒子波从太阳涌出。但在阿尔文临界面以下，其中一些波会折回太阳表面。

令人惊讶的是，帕克的测量表明阿尔芬临界面是皱纹的。 “这是一个悬而未决的大问题，”科罗拉多州博尔德西南研究所的太阳物理学家克雷格·德福雷斯特说，他是帕克探测器团队的成员，但没有参与这次测量。

“社区中存在一些关于阿尔文表面是否会作为表面存在的争论，”他说。几十年前，科学家们将边界想象为一个光滑的球体，像雪球一样围绕着太阳。最近，一些人认为它是如此破烂，以至于当航天器穿过它时它不会很明显。

事实证明这些图像都不正确。卡斯帕说，表面足够光滑，穿过的瞬间很明显。但在四月份飞船近距离接近太阳期间，它三次进出边界。第一次下降持续了大约五个小时，最后一次只持续了半个小时。

卡斯珀说：“表面显然有某种结构并发生扭曲。”

德福雷斯特说，这种结构可能会影响一切，从太阳喷发离开太阳的方式到太阳风在远离太阳的地方相互作用的方式。 “这会产生我们还不知道的后果，但可能会产生深远的影响，”他说。 “这非常令人兴奋。这是未知领域。”

帕克仍在绕太阳运行，并计划在未来几年内进行几次更近距离的接近，最终到达距太阳表面 600 万公里以内的距离。马里兰州劳雷尔约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的太阳物理学家努尔·拉乌阿菲 (Nour Ra​​ouafi) 在新闻发布会上表示，这将使帕克一次又一次陷入日冕。该航天器可能在八月再次穿越阿尔文临界面，并在一月份再次有机会。

“我们期望，随着我们飞得越来越接近太阳，我们将不断跨越这个边界，”拉乌阿菲说。但边界可能不会每次都在同一个地方。他说，随着太阳活动的变化，阿尔文临界面的水平预计会上升和下降，就像日冕在呼吸一样。

这是科学家希望首次观察到的另一件事。