科技日報實習記者 都 芃

美國著名太陽物理學家尤金·帕克于近日逝世，享年94歲。

帕克是最早提出并通過數學計算證明“太陽風”存在的天文學家，對太陽物理學研究起到了奠基性作用。

2018年8月，以帕克命名的太陽探測器發射升空，當時91歲的帕克親臨發射現場觀看了此次發射，而這也使得帕克號太陽探測器成為美國國家航空航天局（NASA）歷史上第一個以在世科學家命名的探測器。

如今，帕克走了，但帕克號依然向著太陽前進。

太陽風理論顛覆人們對太陽大氣認知

能夠“冠名”太陽探測器，帕克對太陽領域的研究，究竟有著怎樣的貢獻？上世紀中葉，權威學者查普曼提出的靜態太陽大氣理論成為當時的主流觀點。該理論認為，太陽大氣一方面受到太陽超高溫度下形成的向外膨脹力的作用，另一方面又受到太陽自身引力的作用，兩種力實現平衡，形成了太陽大氣的靜止狀態。

但也有科學家提出了不同看法，1956年德國科學家路德維希·比爾曼通過觀察彗星“尾巴”的朝向指出，彗星的一條“尾巴”之所以總是背向太陽，是由于彗星的揮發物受到了太陽上吹來的風的影響，被吹向了與太陽相反的方向，從而形成了彗尾。

這一學說在當時并未受到廣泛認可，美國芝加哥大學教授約翰·辛普森便認為該學說與權威理論相悖，于是他將驗證這一假說的任務交給了他的學生——尤金·帕克。

當時還是研究生的帕克便以查普曼的靜態太陽大氣理論為基礎，進行數學推導。但最終得出的結果卻令他大為震驚。計算結果顯示，如果以靜態太陽大氣為條件，則在距離太陽無窮遠的地方，依然存在著巨大的太陽大氣壓強。這個明顯矛盾的結果讓帕克意識到，查普曼的理論并不正確。再加之此前比爾曼提出的假說，帕克認為，太陽大氣不是靜止的，而是一直處于活躍狀態，并持續向外拋出粒子。通過計算，帕克指出太陽大氣粒子在脫離太陽引力后會不斷加速，其在地球附近的速度可達到每秒數百公里，帕克將其命名為太陽風。

中國科學院國家天文臺懷柔太陽觀測基地主任鄧元勇介紹，帕克的太陽風理論剛發表時便顛覆了人們對靜態太陽大氣的認知，遭到了當時科學界的普遍質疑。但是在1962年，“水手2號”探測器在前往金星的過程中，對太陽進行了連續100多天的觀測，持續觀測到了速度高達400—700公里/秒的帶電粒子流，全面證實了太陽風的存在。人們終于認可了帕克此前提出的太陽風理論，而帕克也當之無愧成為了太陽風研究的奠基人。

不僅如此，鄧元勇表示，帕克還在太陽磁重聯、太陽發電機理論等方面，做出了開創性的工作。尤其是他與天文學家斯威特共同提出了斯威特—帕克磁重聯模型，首次給出了磁重聯定量的數學描述，為此后建立更為嚴格的磁重聯理論奠定了基礎。而在太陽發電機理論方面，帕克提出的科里奧利力與對流區湍流耦合理論，打破了此前托馬斯·考林提出的發電機過程不能最終產生軸對稱的磁場，即發電機產生的磁場必須是三維的反發電機理論模型，推動了太陽發電機理論發展；并且他還將太陽發電機理論延伸、拓展到了星系磁場，推動了星系發電機理論的發展。

研究太陽是開展空間活動的必然需求

帕克是太陽風之父，而帕克號也承擔著研究太陽風，尤其是太陽風暴的任務。如果說正常狀態下的太陽風還稱得上是“微風和煦”，那么能量大得多的太陽風暴則可以算是“狂風暴雨”了。在今年2月初，由太陽風暴引發的地磁暴，便有可能是SpaceX公司的40顆“星鏈”衛星未能升至預定軌道而宣告報廢原因之一。

太陽的“脾氣”陰晴不定、難以捉摸，但也并非完全不可預測。鄧元勇表示，太陽高能粒子到達地球至少需要數小時，等離子云到達地球則至少需要兩三天，所以目前人類已經可以對太陽風暴進行一定的預報。但他也指出，僅靠目前的地面裝置還無法對太陽風進行更為深入的研究，“實際觀測的太陽風速度要遠大于理論值，它是如何被加速的？太陽風中粒子溫度存在各向異性，又是如何形成的？這些重要的問題我們目前都還沒有定論。”

而相較于地面設施，帕克號太陽探測器最獨特的優勢，便是它能夠前所未有地接近太陽。“它距離太陽最近時僅約9個太陽半徑，相較于地面觀測縮短了96%的距離。”中國科學院國家天文臺懷柔太陽觀測基地副研究員宋永亮表示，憑借這一無與倫比的優勢，帕克號可以探測到初始太陽風的性質，研究太陽局地日冕磁場和粒子運動的耦合，這是地面及地球軌道探測器所不可比擬的。

宋永亮認為，從人類生存及技術應用的角度來說，對太陽風性質的探究和對日冕物質拋射的預測，是人類進行空間活動的必然需求，也是人類理解生命起源，尋找地外生命的重要基礎。而帕克號太陽探測器也將在太陽磁場、等離子體、高能粒子、太陽風性質等方面展開深入研究，幫助科學家加深對太陽活動的認知。

關鍵詞：