太陽是核反應大鍋？科學家每天24小時監測太陽，揭示它的秘密

太陽是離我們最近的恒星。我們人類對太陽可以說再熟悉不過了。

然而長期以來，天文學家們卻一直沒有好好地監測過太陽。

因為太陽是一個沸騰的核反應大鍋，要揭示它的內部運作機制，曾是一項不可能完成的任務。

當然現在不是了，隨著科學技術的進步，科學家們已經有能力去監測太陽了，并建立了一個宇宙探測器“艦隊”，每天24小時監測太陽，從各個角度觀察它，預測它的下一步行動。

我們對太陽已經有了初步的了解，太陽的秘密正在被慢慢地解開。

2017年9月6日，太陽爆發出一束紫外線和X射線。這束輻射向地球發射過來，我們稱之為太陽耀斑。

太陽耀斑的爆發

耀斑是太陽表面的巨大爆炸，同時發射出光線，并烘烤其路徑上的任何東西。我們地球基本上就處于這些來自太陽的強大噴發的火線上。

這次耀斑非常強烈，導致地球對日一側的無線電信號中斷，而且非常不巧的是，在這個時候，大西洋上有颶風向加勒比地區逼近。救災隊伍想要去救人，然而他們之間的無線電通訊，大部分時間都中斷了。

太空天氣和地球天氣結合在一起造成了非常大的混亂。為了避免再次發生這樣糟糕的情況，科學們需要能夠預測太陽接下來會做什么。

2010年2月11日，美國國家航空航天局發射了太陽動力學觀測站，簡稱SDO。它的望遠鏡可以觀測太陽表面爆發出來的耀斑。

探測器一天24小時都在觀望，在不斷地警惕著太陽表面的耀斑的情況。

通過對太陽表面不斷地觀察，科學家們了解到，太陽表面會“下雨”。這種“雨”當然不會像地球上的雨，它不是水，而是熱的等離子體。

太陽雨

整個太陽不是由固體、液體或氣體組成，而是由一種奇怪的第四態物質組成，即等離子體。等離子體是非常熱的氣體，由于溫度太高了，所以它失去了一些電子，變得帶電。

等離子體的奇妙之處在于，一旦它帶了電荷，就可以用磁場來引導它。

太陽擁有太陽系中最強大的磁場，在整個恒星中盤旋流動。太陽的磁場非常復雜，太陽表面有很多磁力線環。你會看到這些美麗的圓環，這些圓環也告訴你了磁場的位置。

SDO航天器拍攝的太陽降雨視頻非常令人震撼，它顯示等離子體沿著巨大的環狀磁場線流動，這些磁場線，穿透了太陽表面。

因為太陽表面是等離子體，這些磁場環從太陽表面出來，它把等離子體吸上來，然后冷卻并落下來，于是就形成等離子體雨。

2017年9月，在破壞性的颶風中期，無線電信號中斷前幾分鐘，我們的太陽觀測員發現了太陽表面發生一次爆炸。

通過對這次爆炸的觀察，科學家們直觀地看到了爆炸產生的機制。

太陽表面的磁環非常不穩定。平時磁環是一個圓形，這種磁通量回路有點像輸電的電線。當他們獨自運行的時候，一切相安無事。

但如果它們靠得太近，就會發生連接和短路，然后就會產生巨大的高能光爆炸。這種輻射改變了我們星球的大氣層，無線電波受到干擾并造成了停電。

太陽耀斑經常發生，它們確實影響著我們，曾經影響過我們，將來也會如此。

【日冕】

但是太陽扭曲的磁場不僅僅破壞了我們的通訊。我們看到耀斑時，我們必須密切注意，因為有時候，還會有更重大的事情發生。

太陽會向整個太陽系發射巨大的等離子體云。所有這些物質都可能會來到地球，把這里弄得一團糟……摧毀我們的電網，摧毀我們的衛星，甚至傷害在軌道上我們的宇航員。

2018年的11月5日，帕克太陽探測器在距離太陽約2400萬公里的軌道上運行時，一團等離子體爆炸云團擊中了它。

帕克太陽探測器

幸好，帕克太陽探測器在設計之初就考慮到了應對這種情況，探測器被輻射硬化了，所以它幸存了下來。“輻射硬化”是指器件能夠在輻射的環境下工作的特性。

這些等離子體爆炸云團的來源就是太陽的日冕。日冕是太陽周圍的一個區域，有點像太陽的大氣層。你可以把太陽想象成一個氣體球，再往外是稀薄的氣體，綿延數百萬英里。

日冕是一個很難研究的東西，因為太陽的表面太亮了，擋住了我們的視線。我們只有在日全食時才能看到日冕，那時月亮擋住了太陽的強光。

然而，天文學家們卻不耐煩了，他們不想等到日全食。因為日全食一年只會發生一兩次，所以他們找到了一種制造人造日全食的方法。

很簡單，就是在探測器的相機前用一個圓形的圓盤遮蔽眩目的太陽，人為制造出日食，所以有時候，最好的解決方案就是最簡單的解決方案。

2012年7月，太陽與日光層觀測臺探測器(SOHO)發現了一大塊日冕，幾秒鐘前，另一個監測太陽表面的探測器發現了一個明亮的耀斑。

這些事件之間有聯系嗎?

日冕物質拋射其實就是劇烈的太陽耀斑。如果說太陽耀斑是爆竹的話，那么日冕物質拋射更像是原子彈。如果日冕物質拋射向我們，就會造成嚴重影響。

它做的第一件事就是壓縮地球磁場，這導致磁場重新排列，重新連接，粒子流沿著這些磁場向我們的兩極移動。一旦突破了我們地球的磁場防御，日冕物質拋射的粒子就會造成嚴重破壞。

1972年8月，越南局勢高度緊張。當磁性傳感器被觸發時，二十多個水雷同時引爆，一顆衛星也因為被電磁脈沖擊穿而丟失。空軍的一個傳感器探測到，地球某處發生了類似核爆炸的情況。

科學家們很快找到了真正的罪魁禍首。日冕物質拋射撕裂了地球的磁場并觸發了磁傳感器。危機很快緩和下來。

【太陽黑子】

太陽是一個巨大的等離子體球體，直徑達約139萬公里。我們無法阻止它做任何它想做的事。我們能做的就是學會預測將要發生的事情。

科學們在太陽表面發現移動的巨大的黑暗區域，稱為太陽黑子。

其實黑子并不“黑”，它只是比它周圍的區域暗一點，溫度比太陽的光球層表面溫度要低1000到2000攝氏度，所以看上去像一些深暗色的斑點。

太陽黑子

1989年3月，一次太陽爆發，導致加拿大全境停電，航天飛機出現故障。11年后，太陽再次發出了強烈的耀斑，并檢測到有記錄以來最強大的日冕物質拋射。

太陽有一個非常可預測的特性，但實際上又是相當神秘的活動周期。它每11年就會變得非常非常活躍，然后它又回到了平和的狀態。

這個11年的周期讓天文學家們摸不著頭腦。但我們確實知道的一件事是，在劇烈的太陽活動之前，太陽表面似乎會出現暗斑，即太陽黑子。

太陽黑子是太陽表面的大片區域，比地球大得多。是由令人難以置信的強磁場干擾等離子體流動造成的。每過11年，這些黑子的數量就會增加，就像暴風雨前聚集的云一樣。

當開始看到越來越多的太陽黑子時，就會看到更強烈更頻繁的太陽耀斑。

但是，是什么推動了這11年的周期呢?具有諷刺意味的是，這個太陽最可預測的事情之一，同時也是最神秘的事情。

科學家們一直在為太陽黑子的周期而感到困惑。現在，我們終于有了飛往太陽的宇宙飛船并試圖給我們一些答案。

SOHO、SDO和STEREO航天器利用紫外線望遠鏡監測太陽的大氣層。他們發現了穿過太陽的高能紫外線耀斑。這些光波可能與太陽黑子的周期和太陽的爆發有關。

因為我們在太陽表面看到的一切都是由其內部深處的劇烈過程控制的。

太陽是一個非常簡單的“洋蔥”，最核心的地方是核聚變發生的地方。周圍的一層被稱為輻射區，大部分能量在這里通過輻射被推出來。

在它的周圍是所謂的對流區，那里有大量的羽流和等離子體鏈，不斷地上下移動。但與洋蔥不同的是，“洋蔥”的層會旋轉。

太陽內部有我們從表面看不到的等離子流。太陽內部深處的各層旋轉的速度與上面的各層不同。

太陽內部的旋轉速度可能是太陽外部的三倍。在太陽的外部，赤道的旋轉速度比兩極快。

這些等離子體層相互摩擦，產生了太陽強大的磁場，并產生了太陽黑子、等離子體環和太陽耀斑。

這種差速旋轉使磁場圍繞太陽旋轉。所以當磁場扭曲得太厲害時它就開始打結。這些結開始浮上表面，這就是我們所看到的太陽黑子。

一旦磁場開始扭曲和相互作用，它們就能將等離子體引導到巨大的等離子流中，并在太陽表面和太陽表面下方形成環狀。

太陽扭曲的磁場

為什么這些事件每11年爆發一次還是個謎，但現在，來自太陽探測器艦隊的新觀測結果可能會提供觸發太陽周期的線索。

通過檢測到紫外線的閃爍，發現太陽表面下有巨大的移動磁場，在11年的周期中開始從兩極向下移動，并越來越靠近赤道。當磁力線穿過恒星時，它們攜帶著大量的等離子體。

磁力線對地表下的等離子體起著牧羊人的作用，它們將等離子體推到太陽的赤道。磁場捕獲了大量的等離子體，就像大壩后面的水一樣，直到最終水閘打開等離子體就會沖出來。

當磁場相遇時，它們會相互抵消，并釋放等離子體，等離子體會像海嘯一樣返回兩極。

當等離子體從赤道反彈并擊中中緯度兩極的磁場時，就會產生巨大的磁場活動引發太陽黑子和太陽循環的磁場活動。

這也解釋了11年的周期。我們認為磁場、紫外線閃爍和等離子體之間的這種關系驅動著11年的周期。

目前太陽活動周期已經結束了，但一旦下一次等離子海嘯沖過太陽，我們的恒星就會再次啟動。在接下來的幾年里，我們將開始看到更多的太陽黑子，更多的活動，更多的耀斑。

【太陽風】

我們經常認為太空是空的，但事實上，我們一直沐浴在一股風中，一股時速達百萬英里的來自太陽的高能粒子風，即太陽風。

一股被稱為質子的亞原子粒子流，不斷地從太陽的各個方向流出，并轟擊我們太陽系的各個行星。

太陽風使水星的大氣層剝離;使金星形成嚴重的溫室效應;也削弱了火星的大氣層并最終使火星失去了海洋。火星曾經是宜居的星球，但太陽風很快“解決”了這個問題。

當然我們的地球也受到太陽風的攻擊，但是幸好我們有磁場。正是這個磁場將這些帶電粒子捕獲并將它們引導到地球的兩極。這就是極光的由來。

然而關于太陽風還有一個謎：就是它的能量巨大，速度達到了162萬公里每小時。

是什么給了它能量?

天文學家認為太陽風的來源在日冕內部，也就是太陽的大氣層。然而SOHO的數據顯示，在太陽表面附近，風速接近于零!但當太陽風到達日冕外時，它加速到每小時116萬公里。

太陽表面和日冕之間發生了一些神秘的事情，給了太陽風一個重擊。

為了解開謎團，我們需要訪問日冕。

因此，美國國家航空航天局派出了一名“偵察員”，在敵后執行一項大膽的任務。帕克太陽探測器，就是這個膽大妄為的“偵察員”。

它被設計用來向太陽俯沖。這個探測器實際上向太陽的深處潛去，穿過了一些日冕物質。

利用其極紫外望遠鏡，帕克發現了下方巨大的黑暗區域。有一個非常有趣的區域，叫做日冕洞。在那里你可以看到太陽的更深處。

日冕洞是太陽日冕中的區域，那里的大氣溫度較低，密度也較低。當探測器經過日冕的一個洞時，會受到更大的太陽風。這些日冕洞似乎是太陽風的來源。科學們認為正是通過這些洞，太陽風才能逃離太陽。

但最大的問題是，太陽風是如何加速遠離太陽的?

這似乎不合邏輯，你可能會認為，當某物離開源頭時，它可能會開始減速，或者至少保持相同的速度。但太陽風卻不是這樣，它變得更快。

有什么東西在加速太陽風，當它遠離太陽表面時，速度會更快，溫度也會更高。

帕克太陽探測器在太陽附近潛入……不是去看發生了什么，而是去聽。聲音這聽起來很詭異，令人毛骨悚然。

這些奇怪的聲音揭示了太陽風的破壞力。太陽磁場的起伏會產生波動，波動會穿過太陽風的粒子，這些波傳播粒子給它們提供能量。

想象一下，一個沖浪者在海浪表面滑行，速度越來越快。這些波可以使太陽風中的粒子從每小時0公里加速到116萬公里。這樣這些太陽風就有了足夠的動量到達太陽系深處。

太陽風傳播的距離令人難以置信，在上篇《太陽系的邊緣到底在哪兒?答案挺沮喪的》筆者有講述過。

我們對太陽很熟悉，白天你總能看到它照亮地球，為我們提供熱量。太陽塑造了我們的世界，保護我們免受星際空間的危害，它是驅動整個太陽系的引擎。

現在，我們的太陽探測器艦隊通過所有不同的波長進行觀測，第一次向我們展示了太陽的工作原理。

隨著探測的進一步深入，相信我們會揭開越來越多太陽的秘密。而對于我們生命的來源，也終于有了一個了解。

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