黄泽森，空间物理博士生 阅读原文 一个最简单的例子就是烧开水。 我看我差不多就是太阳风了 不知道你是否想过这样一个问题——为什么水烧到 100 度就会沸腾？ 换言之，什么是沸腾？ 要理解沸腾的本质我们先要引入一个概念——饱和蒸气压，指的是这种物质的气态与其非气态达到平衡状态时的压强。任何液态物质都有挥发成为气态的趋势，而其气态也同样具有凝结为液态的趋势。在给定温度下，该物质的气态和液态之间会在某一个压强下存在动态平衡。而这个压强就是该物质在这个温度下的饱和蒸气压。 作为一个自由的水分子，我喜欢在液态和气态之间自由切换。图中上半部分是气态，下半部分是液态。气化的分子形成的压强就是饱和蒸气压。 沸腾的本质就是你把水加热之后，水的饱和蒸气压变得比大气压要强——大气已经没有办法把这些水分子压成一团了。于是这些水分子得以突破大气压强的桎梏，成为了一团自由的水蒸气。 烧到 100 度，我就开啦！ 现在我们来考虑太阳风。 芝加哥大学的 Eugene Parker 尤金·帕克教授，今年 93 岁啦 尤金·帕克在上世纪五十年代研究太阳风的时候发现，假如太阳的大气和地球的大气一样是静态的，那么无穷远处的太阳大气压强会比当时认为的星际压强要大好几个数量级。一个简单的估算如下： 距离太阳中心处的太阳大气压强为： 其中是太阳表面的压强， 是引力常数， 是太阳质量， 是质子质量， 是玻尔兹曼常数， 是太阳大气温度， 是太阳半径。那么我们对比一下太阳大气无穷远处的压强和当时认为的星际物质压强（） 这里问题就大了！如果无穷远处的太阳大气压强比星际压强要强，那太阳大气就没有办法被星际物质压制住——就和烧开的水一样，是没有办法被压制住的。因此帕克在 1958 年的一篇文章中推断，太阳存在一个稳定的向外流动的物质流，也就是太阳风。 太阳风我吹啊吹，不小心把火星的大气给吹没了。 当然啦，这都是非常简单的一个类比，只解释了为什么太阳会有太阳风，而没有解释太阳风具体是如何形成的。而其中其实很多假设都不一定是可以站得住脚的。比如说，帕克在解太阳风的时候假定太阳大气是等温膨胀的。如果你学过热学，你应该知道等温膨胀的大气是需要热源的，这里就涉及到太阳风物理里面一个很重要的问题了——太阳风是如何被加热的呢？ 还有就是多普勒仪的观测数据表明，太阳表面的气体径向速度只有数十公里每秒，而在十几个太阳半径外，太阳风就被加速到超声速的 400 公里每秒了。这中间太阳风是如何被加热和加速的，都是悬而未决的问题。 谁都用这张图，那我也用✌️ 为了解决这些问题，NASA 在 2018 年发射了一颗探测器——帕克太阳探针号，去探索这些令人兴奋的科学问题的答案。在 7 年的旅程中，这艘飞船将在 24 次太阳环绕中逐渐靠近太阳，直到进入到 10 个太阳半径内的太阳风源区（帕克的太阳风解表明，太阳风会在 10 个太阳半径左右的地方加速到超过阿芬速度，也就是超声速）。在那里，帕克太阳探针号将为我们解答太阳风起源的秘密。 陶哲轩 2012 年也拿过这个奖 值得一提的是，2020 年初，尤金·帕克教授荣获了与诺贝尔奖齐名的克拉福德天文学奖（2020 Crafoord Prize in Astronomy），以表彰他在 太阳风 和 从恒星到星系尺度的磁场 研究上所作出的开创性贡献。让我们一起祝愿老爷子能身体健康，等到 2024 年帕克太阳探针号飞到太阳风源区，去探索他半个多世纪前的伟大预言。 引用： [1] https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E8%92%B8%E6%B0%A3%E5%A3%93 [2] https://www.crafoordprize.se/press_release/the-crafoord-prizes-in-mathematics-and-astronomy-2020 阅读原文
