帕克走了,但帕克号依然向着太阳前进

来源:科技日报
帕克走了,但帕克号依然向着太阳前进
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帕克号太阳探测器NASA
从人类生存及技术应用的角度来说 , 对太阳风性质的探究和对日冕物质抛射的预测 , 是人类进行空间活动的必然需求 , 也是人类理解生命起源 , 寻找地外生命的重要基础 。
◎实习采访人员 都 芃
美国著名太阳物理学家尤金·帕克于近日逝世 , 享年94岁 。
帕克是最早提出并通过数学计算证明“太阳风”存在的天文学家 , 对太阳物理学研究起到了奠基性作用 。
2018年8月 , 以帕克命名的太阳探测器发射升空 , 当时91岁的帕克亲临发射现场观看了此次发射 , 而这也使得帕克号太阳探测器成为美国国家航空航天局(NASA)历史上第一个以在世科学家命名的探测器 。
如今 , 帕克走了 , 但帕克号依然向着太阳前进 。
太阳风理论颠覆人们对太阳大气认知
能够“冠名”太阳探测器 , 帕克对太阳领域的研究 , 究竟有着怎样的贡献?上世纪中叶 , 权威学者查普曼提出的静态太阳大气理论成为当时的主流观点 。 该理论认为 , 太阳大气一方面受到太阳超高温度下形成的向外膨胀力的作用 , 另一方面又受到太阳自身引力的作用 , 两种力实现平衡 , 形成了太阳大气的静止状态 。
但也有科学家提出了不同看法 , 1956年德国科学家路德维希·比尔曼通过观察彗星“尾巴”的朝向指出 , 彗星的一条“尾巴”之所以总是背向太阳 , 是由于彗星的挥发物受到了太阳上吹来的风的影响 , 被吹向了与太阳相反的方向 , 从而形成了彗尾 。
这一学说在当时并未受到广泛认可 , 美国芝加哥大学教授约翰·辛普森便认为该学说与权威理论相悖 , 于是他将验证这一假说的任务交给了他的学生——尤金·帕克 。
【帕克走了,但帕克号依然向着太阳前进】当时还是研究生的帕克便以查普曼的静态太阳大气理论为基础 , 进行数学推导 。 但最终得出的结果却令他大为震惊 。 计算结果显示 , 如果以静态太阳大气为条件 , 则在距离太阳无穷远的地方 , 依然存在着巨大的太阳大气压强 。 这个明显矛盾的结果让帕克意识到 , 查普曼的理论并不正确 。 再加之此前比尔曼提出的假说 , 帕克认为 , 太阳大气不是静止的 , 而是一直处于活跃状态 , 并持续向外抛出粒子 。 通过计算 , 帕克指出太阳大气粒子在脱离太阳引力后会不断加速 , 其在地球附近的速度可达到每秒数百公里 , 帕克将其命名为太阳风 。
中国科学院国家天文台怀柔太阳观测基地主任邓元勇介绍 , 帕克的太阳风理论刚发表时便颠覆了人们对静态太阳大气的认知 , 遭到了当时科学界的普遍质疑 。 但是在1962年 , “水手2号”探测器在前往金星的过程中 , 对太阳进行了连续100多天的观测 , 持续观测到了速度高达400—700公里/秒的带电粒子流 , 全面证实了太阳风的存在 。 人们终于认可了帕克此前提出的太阳风理论 , 而帕克也当之无愧成为了太阳风研究的奠基人 。
不仅如此 , 邓元勇表示 , 帕克还在太阳磁重联、太阳发电机理论等方面 , 做出了开创性的工作 。 尤其是他与天文学家斯威特共同提出了斯威特—帕克磁重联模型 , 首次给出了磁重联定量的数学描述 , 为此后建立更为严格的磁重联理论奠定了基础 。 而在太阳发电机理论方面 , 帕克提出的科里奥利力与对流区湍流耦合理论 , 打破了此前托马斯·考林提出的发电机过程不能最终产生轴对称的磁场 , 即发电机产生的磁场必须是三维的反发电机理论模型 , 推动了太阳发电机理论发展;并且他还将太阳发电机理论延伸、拓展到了星系磁场 , 推动了星系发电机理论的发展 。

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