追風，追來自太陽的風

趙君鵬

極光，絢麗多姿、如夢似幻的驚世之美令人神往。長期以來，人們一直對極光的成因迷惑不解，直到科學家揭開“太陽風”的神秘面紗之后，極光現象才得到科學合理的解釋。

美國芝加哥大學科學家尤金·帕克研究發現：太陽的大氣是動態的，200萬攝氏度的高溫使得日冕中的一些粒子擺脫太陽引力奔向太空，他將這種現象命名為“太陽風”。也就是說，太陽風就是來自太陽的高能帶電粒子流，科學家形象地稱其為“太陽打噴嚏”。這些粒子的運動速度很快，每秒可達200至800千米，它們可以擺脫太陽的引力，運行到太陽系的各個角落。有道是：“太空不空，太空中有太陽風。”研究表明，極光的形成和太陽風密切相關，極光就是來自地球磁場或者太陽的高能帶電粒子流使地球兩極上空的高層大氣分子產生了電離現象。

太陽風不僅給人類帶來了極光這樣的驚世美景，也帶來了許多危害。因為地球上的臺風速度超過每秒51米時就會被認定為16級，這是臺風的最高級別;而太陽風到達地球時，速度可達每秒350至450千米，有時甚至可達每秒800千米。太陽電子流不僅速度快，源源不斷，還會對地球的通訊、電力、電子導航和定位、廣播電視等造成嚴重的危害。比如蘇聯的空間站曾受到太陽風的影響而偏離了運行軌道，途經北極圈的國際航班被迫改變航線等。

隨著人們對電子產品的依賴越來越強，太陽風對人類造成的危害也越來越明顯，所以了解太陽風的具體成因和規律迫在眉睫。美國國家航空航天局發射了“帕克”太陽探測器，目的是探測太陽表面和太陽風。地球到太陽的距離約為1.5億千米，而該探測器離太陽最近處只有600萬千米，這是迄今為止人類發射的離太陽最近的物體，人們形象地將此次行動稱為“觸摸太陽”。探測器觀測到了太陽磁場的反轉現象，也發現了低速太陽風發源于冕洞。

“帕克”太陽探測器雖然神勇，但仍有許多問題解決不了，比如“帕克螺旋”。太陽磁場呈螺旋狀，這是太陽磁場被太陽風吹散，加上太陽不停地自轉所致，科學家將其命名為“帕克螺旋”。研究表明，太陽磁場拉伸和旋轉的區域具有高度的動態特性，但是受條件限制，科學家很少研究它，即使此次發射了太陽探測器，也對研究“帕克螺旋”的貢獻甚微。因為探測器只能探測它所在的“點”的信息，但太陽風覆蓋太陽系空間是一個完整的因果鏈。

為了彌補這一缺憾，美國威斯康星大學麥迪遜分校的伊桑·彼得森團隊設計了一個等離子約束裝置，讓氦等離子體在該裝置中高速旋轉。只要等離子體自轉的速度足夠快，就可以形成螺旋狀。這個團隊用這種方法，在實驗室里成功創造出“帕克螺旋”的實驗模型。雖然“帕克螺旋”的膨脹程度比這個模型復雜得多，但是它準確地再現了太陽磁場的結構。科學家可以用探針測量磁場結構和等離子體流的相關數據，來研究太陽風的起源和變化，以及太陽風動力學的相關信息，尋找長期困擾人類的秘密。比如，帶電粒子流的速度是如何從開始時的每秒10千米加速到每秒幾百千米的。

研究太陽磁場不但具有科學意義，而且對人類活動也有重要的現實意義。“浴日安知量，追風不計程”，唐代的陸龜蒙寫下這個詩句時，他不會想到21世紀的人們不僅研究地球上的風，也開始追逐來自太陽的風了。