刷新認(rèn)知：距太陽表面僅610萬公里，探測(cè)器發(fā)現(xiàn)太陽的一個(gè)大秘密

2018年8月，一個(gè)專門用于近距離探測(cè)太陽的探測(cè)器發(fā)射升空，這個(gè)探測(cè)器被命名為“帕克”（Parker），早在2021年4月的時(shí)候，它就首次穿過了太陽的日冕層（即太陽大氣最外面的那一層），在接下來的日子里，它又多次與太陽進(jìn)行了“接觸”，最近的一次距離太陽表面僅610萬公里左右。

引人注目的是，科學(xué)家近日根據(jù)“帕克”探測(cè)器傳回的探測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了太陽的一個(gè)大秘密，刷新了我們對(duì)太陽的認(rèn)知。什么秘密呢？下面我們就來具體了解一下。

想象一條湍急的河流，其中充斥著各式各樣的旋渦，通常情況下，隨著河水的流動(dòng)，這些旋渦會(huì)不斷的碰撞與摩擦，并隨之破碎，于是大旋渦就會(huì)變成小旋渦，小旋渦又會(huì)變成更小的旋渦，如此一來，旋渦里蘊(yùn)含的能量就按“從大到小”的順序逐漸地耗散了。

實(shí)際上，太陽日冕層中的等離子體物質(zhì)的流動(dòng)也類似于湍急的河流，其中也會(huì)充斥著各式各樣的“旋渦”，并且也會(huì)不斷地碰撞與摩擦，所以科學(xué)家此前普遍認(rèn)為，這些“旋渦”里蘊(yùn)含的能量也會(huì)按“從大到小”的順序逐漸地耗散。

然而在此次研究中，科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)，在太陽日冕層的等離子體湍流中，能量的流動(dòng)并沒有像之前想象的那樣順暢地進(jìn)行，實(shí)際情況是，在“從大到小”的某個(gè)中間環(huán)節(jié)，這個(gè)過程似乎被“堵住”了。

這就像在湍流能量按“從大到小”的順序逐漸耗散的河流中，突然筑起了一座大壩，能量的“流水”無法順暢地流向下游（更小的尺度），被強(qiáng)制攔截了下來。

在此之后，這些被攔截的湍流能量并不會(huì)一直滯留在這個(gè)環(huán)節(jié)，它們會(huì)大量地轉(zhuǎn)化成一種被稱為“離子回旋波”（Ion Cyclotron Waves）的磁流體波。

由于這種波的頻率與等離子體中的離子圍繞磁力線做螺旋運(yùn)動(dòng)的頻率相匹配，因此它們就會(huì)通過共振的方式，直接將能量精準(zhǔn)而高效地輸入到太陽日冕層的等離子物質(zhì)中。

那么，這到底是什么機(jī)制造成的呢？對(duì)此，科學(xué)家給出的推測(cè)是，太陽日冕層中的等離子體流往往會(huì)是這樣一種情況：在大片區(qū)域內(nèi)，要么都是正螺旋度，要么是都負(fù)螺旋度。

在這種情況下，當(dāng)大片的正螺旋度等離子體團(tuán)與負(fù)螺旋度的等離子體團(tuán)相遇時(shí)，它們就不會(huì)輕易地“破碎”，這是因?yàn)樘枏?qiáng)大的磁場(chǎng)會(huì)有效地阻止這種情況的發(fā)生。

如此一來，就可能會(huì)形成一種規(guī)模巨大的“螺旋度勢(shì)壘”（Helicity Barrier），正是它的存在，引發(fā)了上述的現(xiàn)象。

科學(xué)家表示，已知的探測(cè)數(shù)據(jù)表明，太陽表面（光球?qū)樱┑臏囟却蠹s為5500K，而太陽日冕層的溫度卻高達(dá)上百萬K，長期以來，我們都無法合理地解釋日冕層的溫度為什么會(huì)高得如此離譜。

而此次的研究，可謂是發(fā)現(xiàn)了太陽的一個(gè)大秘密，如果此次研究得到后續(xù)的證實(shí)，那我們就有望在不久的將來，徹底解釋太陽日冕層的高溫之謎，即：這種機(jī)制產(chǎn)生的“離子回旋波”對(duì)日冕層物質(zhì)高效而精準(zhǔn)的能量輸入，才造成了日冕層的高溫。

參考資料：J. R. McIntyre et al, Evidence for the Helicity Barrier from Measurements of the Turbulence Transition Range in the Solar Wind, Physical Review X (2025). DOI: 10.1103/PhysRevX.15.031008