研究人员在地球上重建太阳的太阳风和等离子体打嗝

太阳的太阳风几乎影响太阳系中的一切。它可以破坏地球卫星的功能，并创造极光的光。

威斯康星大学麦迪逊分校物理学家的一项新研究模拟了实验室中的太阳风，证实了它们如何开发并为未来的太阳物理研究提供了一个地球模型。

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能量状物质。随着太阳旋转，等离子体也会旋转。太阳核心中的等离子体运动产生充满太阳大气的磁场。距离太阳表面一定距离，称为阿尔芬地面，这个磁场减弱，等离子体从太阳中脱离，形成太阳风。

“太阳风变化很大，但基本上有两种类型：快速和慢速，”威斯康星大学麦迪逊分校物理系研究生，该研究的主要作者，7月29日在线发表于“ 自然物理学”杂志上。“卫星任务已经很好地记录了快速风的来源，因此我们试图具体研究缓慢的太阳风如何产生以及它在向地球传播时如何演变。”

彼得森和他的同事，包括物理学教授卡里森林，可能无法直接进入太阳的大等离子球，但他们确实可以获得下一个最好的东西：大红球。

Big Red Ball是一个三米宽的空心球体，中心有一个强磁铁，里面有各种探头。研究人员将氦气泵入，电离以产生等离子体，然后施加电流，与磁场一起搅拌等离子体，产生近乎完美的旋转等离子体和太阳电磁场的模拟。

通过它们的微型太阳，研究人员可以在球内的许多点进行测量，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Parker Spiral，这是一个充满整个太阳系的磁场，以最初描述太阳风的科学家命名。在Alfvén表面下方，磁场从太阳直接辐射出来。但在那个表面，太阳风动力学接管，将磁场拖入螺旋状。

“卫星测量与Parker Spiral模型非常一致，但一次只能在一个点上进行，因此您无法像在实验室中那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关于它是如何通过这些等离子体流动产生的理论。”

研究人员还能够确定太阳的等离子体“打嗝”的来源，即小的，周期性的等离子体喷射，为缓慢的太阳风提供燃料。通过等离子旋转，他们探测了磁场和等离子体的速度。他们的数据映射了等离子体移动得足够快的区域，磁场足够弱，等离子体可能会断裂并径向喷射。

彼得森说：“卫星可以观察到这些喷射，但没有人知道是什么驱使它们。” “我们在实验中看到了非常相似的打嗝，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但不替代卫星任务。例如，2018年8月推出的派克太阳能探测器预计将达到甚至低于阿尔芬地面。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，实验室实验也可以得到这些过程的基本物理学，”彼得森说。“因为大红球现在被资助为用户设施，它向科学界说：如果你想研究太阳风的物理学，你可以在这里做到这一点。”