太阳阿尔文表面的结构图。
“为什么太阳的外大气层比它炽热的表面温度更高？”长久以来，这是所有关于太阳的谜团中最令人困扰的一个大问题。据美国“物理学网”（Phys.org）6月4日消息称，美国密歇根大学（University of Michigan，简称U-M）的研究人员对此已经有了答案，并希望借助美国航空航天局（NASA）的帕克太阳探测器（Parker Solar Probe）对之前的太阳加热理论——加热效应是由于小磁波在该区域内来回移动所造成的——进行测试。
帕克太阳探测器已于2018年8月发射升入太空，并于2018年11月首次与太阳会合，目前已经成为迄今为止最接近太阳的人造物体。在未来大约两年的时间里，“帕克”将进入太阳周围的特定区域，这个区域的加热机制看起来与人类以前在太空中看到的完全不同。在太阳表面上方的“优先加热区”，整个区域的温度呈上升趋势。更奇怪的是，不同的单个元素被分别加热到不同的温度——这被称为“优先加热”。一些较重的离子被过热后，会变得比这个区域各处的氢元素温度高10倍——比太阳核心还要热。相关理论发表于《天体物理学期刊快报》6月4日刊发的一篇名为《强烈的优先离子加热仅限于太阳阿尔文表面》（Strong Preferential Ion heating is Limited to Within the Solar Alfven Surface）的论文中。
一旦解决这个谜题，科学家们便能更好地理解和预测跟太阳相关的空间天气，从而避免其对地球电网构成严重的威胁。破解它的第一步就是，确定太阳外层大气的加热区域究竟从何处开始，又在何处止步——这个难题至今已引发了层出不穷的各种理论。“帕克”一旦进入了这个区域，它将通过直接测量那里的磁场和粒子来帮助确定引起加热效应的因素。U-M的气候和空间科学教授、帕克任务的首席研究员Justin Kasper介绍道：“不管这种过热效应背后的有何种物理原理，这都是一个困扰了我们500年的谜题。再过两年，帕克太阳探测器终将揭示出答案。”
在接下来的几年里，帕克的每一次任务都将更加接近太阳，直到探测器落在阿尔文点以下。研究人员在论文中预测，随着优先加热区的边界被增加的太阳活动不断扩大，“帕克”将于2021年进入该区域内，届时NASA将直接从源头获取信息来回答各种存在已久的问题。
该论文的共同作者、前U-M博士后、亚利桑那大学（University of Arizona）的讲师Kristopher Klein展望道：“利用帕克太阳探测器，我们将能够通过局部测量来确定哪些物理过程会导致太阳风的加速，以及某些元素的优先加热。本论文中的预测表明，这些物理过程发生在阿尔文表面以下，而那是一个没有航天器曾访问过的太阳区域，这也就意味着这些优先加热过程以前从未被直接测量过。”
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编译：Jonathan
审稿：三水
责编：唐林芳
期刊来源：《天体物理学期刊快报》
期刊编号：2041-8205
原文链接：
https://phys.org/news/2019-06-sun-super-heating-mystery-parker-solar.html
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