研究人员重建太阳风和太阳在地球上的等离子打嗝

太阳的太阳风几乎影响了太阳系的一切。它可以破坏地球卫星的功能，产生极光。

威斯康星大学麦迪逊分校物理学家的一项新研究在实验室中模拟了太阳风，并证实了他们是如何为未来的太阳物理研究开发和提供地球模型的。

我们的太阳基本上是一个热等离子体的大球——一种由电离气体组成的高能物质。随着太阳的旋转，等离子体也在旋转。等离子体在太阳核心的运动产生了充满太阳大气的磁场。在离太阳表面一定距离的地方，称为阿尔芬地，这个磁场减弱，等离子体从太阳分离，形成太阳风。

这项研究的主要作者、威斯康星大学麦迪逊分校物理系的一名研究生说：“太阳风变化很大，但基本上有两种类型：快和慢。”这项研究于7月29日在线发表在《自然物理》杂志上。“卫星任务很好地记录了快速风的来源，因此我们试图专门研究慢速太阳风是如何产生的，以及当它传播到地球时是如何演变的。”

彼得森和他的同事们，包括物理学教授卡林森林，可能无法直接进入太阳的大等离子球，但他们真的可以得到下一个最好的东西：大红球。

大红球是一个三米宽的空心球，中心有一个强磁铁，内部有各种探头。研究人员泵入氦气，使其电离产生等离子体，然后施加电流将等离子体与磁场一起搅拌，从而获得旋转等离子体和太阳电磁场的近乎完美的模拟。

通过他们的微型太阳，研究人员可以在球体的许多点进行测量，使他们能够在三维空间中研究太阳现象。

首先，他们能够重建帕克螺旋，一个充满整个太阳系的磁场，以最初描述太阳风的科学家的名字命名。在阿尔芬的表面下，磁场直接从太阳辐射出来。但是在表面上，太阳风动力学接管并把磁场拖成螺旋形状。

“卫星测量与ParkerSpiral模型非常一致，但一次只能在一个点上完成，因此不能像在实验室一样同时制作大型地图。”彼得森说。“我们的实验测量证实了帕克的理论，即它是如何由这些等离子体流产生的。”

研究人员还可以确定太阳等离子体打嗝的来源，也就是为缓慢的太阳风提供燃料的小型周期性等离子体射流。通过旋转等离子体，他们检测到了磁场和等离子体的速度。他们的数据描绘了等离子体运动足够快、磁场足够弱、等离子体可能破裂并径向喷射的区域。

彼得森说：“卫星可以观察到这些喷流，但没人知道是什么驱动了它们。”“我们在实验中看到了非常相似的打嗝现象，并确定了它们的发展方式。”

研究人员强调，他们的地球实验补充而不是取代卫星任务。例如，2018年8月发射的帕克太阳探测器预计将到达甚至低于阿尔芬的地面。它将提供以前从未获得的太阳风的直接测量。

“我们的工作表明，实验室实验也可以获得这些过程的基本物理，”彼得森说。“因为大红球现在作为国家用户设施获得资助，它对科学界说：如果你想研究太阳风的物理，可以在这里做。”

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