在太阳轨道飞行器的梅蒂斯仪器拍摄的这张图像中，可以看到太阳的外层大气，即日冕，向太空延伸。梅蒂斯是一个多波长设备，工作在可见光和紫外线波长。这是一个日冕仪，这意味着它阻挡了太阳表面的强光，留下了日冕中粒子散射的微弱光。在这张图中，模糊的红色圆盘代表日冕仪，而白色圆盘是一个掩模，用于压缩图像大小，以减少不必要的下行数据量。来源:ESA和NASA/太阳轨道飞行器/梅蒂斯团队;D. Telloni et al . (2023)
一次宇宙对准和一点航天器体操提供了一个突破性的测量，帮助解决了65年的宇宙之谜，即为什么太阳的大气层如此热。
太阳的大气层被称为日冕。它由一种被称为等离子体的带电气体组成，温度约为100万摄氏度。
它的温度一直是个谜，因为太阳表面只有大约6000摄氏度。日冕应该比太阳表面更冷，因为太阳的能量来自太阳核心的核炉，离热源越远，温度自然就越低。然而日冕的温度是地球表面的150多倍。
将能量转移到等离子体的另一种方法肯定在起作用，但是是什么呢?
理论与调查挑战
长期以来，人们一直怀疑太阳大气中的湍流可能导致日冕中等离子体的显著加热。但在研究这一现象时，太阳物理学家遇到了一个实际问题:仅靠一艘宇宙飞船是不可能收集到他们所需的所有数据的。
研究太阳有两种方法:遥感和现场测量。在遥感技术中，航天器被放置在一定距离外，使用相机以不同的波长观察太阳及其大气。对于原位测量，航天器飞过它想要调查的区域，并测量该空间部分的粒子和磁场。
这两种方法都有各自的优点。遥感显示了大规模的结果，但不能显示等离子体中发生的过程的细节。同时，原位测量给出了等离子体中小规模过程的高度具体的信息，但没有显示出这对大规模过程的影响。
双航天器调查
为了获得完整的图像，需要两个航天器。这正是太阳物理学家目前所拥有的，以欧洲航天局领导的太阳轨道飞行器和美国宇航局的帕克太阳探测器的形式。太阳轨道器的设计目的是尽可能靠近太阳，并执行遥感操作，以及现场测量。帕克太阳探测器在很大程度上放弃了对太阳本身的遥感，以便更近距离地进行原位测量。
但为了充分利用它们互补的方法，帕克太阳探测器必须在太阳轨道飞行器的仪器之一的视野范围内。这样太阳轨道器就可以记录帕克太阳探测器在现场测量的大规模结果。
欧洲航天局的太阳轨道飞行器是近距离研究太阳的两个互补航天器之一:它与美国宇航局的帕克太阳探测器已经参与了它的任务。图片来源:太阳轨道器:ESA/ATG medialab;帕克太阳探测器:美国宇航局/约翰霍普金斯APL
天体物理学的协调
位于都灵天体物理天文台的意大利国家天体物理研究所(INAF)的研究员Daniele Telloni是太阳轨道飞行器Metis仪器背后的团队成员。梅蒂斯是一种日冕仪，它可以阻挡来自太阳表面的光线，并拍摄日冕的照片。它是用于大规模测量的完美仪器，因此丹尼尔开始寻找帕克太阳探测器排列的时间。
他发现，到2022年6月1日，这两个航天器将处于正确的轨道配置中——几乎正确。从本质上讲，太阳轨道器会看着太阳，帕克太阳探测器会在旁边，离得很近，但在梅蒂斯仪器的视野之外。
当丹尼尔看到这个问题时，他意识到要让帕克太阳探测器进入人们的视野，只需要和太阳轨道器做一点体操:45度旋转，然后让它稍微远离太阳。
但是，由于太空任务的每一次机动都是事先精心计划好的，而且航天器本身的设计也只能指向非常特定的方向，尤其是在应对可怕的太阳热量时，航天器操作团队是否会批准这样的偏差就不清楚了。然而，一旦每个人都清楚潜在的科学回报，这个决定是明确的“是”。
欧洲航天局的太阳轨道飞行器任务将在水星轨道内最接近太阳。图片来源:ESA/ATG medialab
突破观测
滚转和偏移指向继续前进;帕克太阳探测器进入了视野，两艘宇宙飞船首次同时测量了太阳日冕的大规模结构和等离子体的微物理特性。
“这项工作是许多人贡献的结果，”领导数据集分析的丹尼尔说。通过共同努力，他们首次将日冕升温速率的观测和现场估算结合起来。
“同时使用太阳轨道飞行器和帕克太阳探测器的能力确实为这项研究开辟了一个全新的维度，”美国亨茨维尔阿拉巴马大学的加里·Zank说，他是这篇论文的合著者。
通过将新测量的速率与太阳物理学家多年来所做的理论预测进行比较，丹尼尔证明了太阳物理学家关于湍流是一种能量传递方式的观点几乎肯定是正确的。
艺术家的概念，帕克太阳探测器航天器接近太阳。图片来源:NASA/约翰霍普金斯APL/Steve Gribben
湍流的具体方式与你早晨搅拌咖啡时发生的情况没有什么不同。通过刺激流体(无论是气体还是液体)的随机运动，能量被转移到更小的尺度上，最终能量转化为热量。在日冕的情况下，流体也被磁化了，因此储存的磁能也可以转化为热量。
这种从大尺度到小尺度的磁性和运动能量的转移是湍流的本质。在最小的尺度上，它允许波动最终与单个粒子(主要是质子)相互作用，并将它们加热。
有限公司结论和意义
在我们说太阳能加热问题得到解决之前，还需要做更多的工作，但现在，由于丹尼尔的工作，太阳物理学家首次测量了这一过程。
“这是科学上的首创。这项工作代表了解决日冕加热问题的重要一步，”项目科学家Daniel m
太阳轨道飞行器是一项国际太空任务欧空局和美国国家航空航天局之间的合作，由欧空局运营。
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评论列表（4条）
我是文学号的签约作者“航哲”！
希望本篇文章《太阳轨道器接近太阳最大的秘密：解开65年的宇宙之谜》能对你有所帮助！
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