物理学家更全面地描述太阳电场

在一项新的研究中，爱荷华大学领导的物理学家报告了对太阳电场的首次明确测量，以及电场如何与太阳风相互作用，太阳风是带电粒子的快速流动电流，可以影响地球上的活动，从卫星到电信。

物理学家计算了太阳电场中电子的分布，这一壮举是因为帕克太阳探测器在距太阳 0.1 个天文单位 (AU) 或仅 900 万英里的范围内喷射——比任何航天器都近已经接近。从电子的分布中，物理学家能够比以前更清楚地辨别太阳电场的大小、宽度和范围。

“我要说的关键是你不能在远离太阳的地方进行这些测量。你只能在靠近的时候进行测量，”爱荷华州物理和天文学系副教授贾斯珀哈莱卡斯说，该研究的通讯作者。“这就像试图通过观察下游一英里的河流来了解瀑布。我们在 0.1 AU 处进行的测量，我们实际上是在瀑布中。那时太阳风仍在加速。这真的只是一个很棒的环境进来。”

太阳的电场产生于氢原子在太阳深处聚变产生的强烈热量中被剥离时产生的质子和电子的相互作用。在这种环境中，质量比质子小 1,800 倍的电子被吹向外，与它们更重的质子兄弟相比，受重力的限制更少。但是带有正电荷的质子会施加一些控制，由于带相反电荷的粒子的熟悉吸引力，它们会控制一些电子。

“电子正试图逃脱，但质子正试图将它们拉回来。这就是电场，”美国宇航局帕克太阳探测器上太阳风电子、阿尔法和质子仪器的联合研究员哈莱卡斯说-主导的任务于 2018 年 8 月发射。“如果没有电场，所有电子都会冲走并消失。但电场将它们保持在一起，形成一个均匀的流动。”

现在，把太阳的电场想象成一个巨大的碗，把电子想象成以不同速度滚动两侧的弹珠。一些电子，或这个比喻中的弹珠，足够活泼，可以穿过碗的边缘，而另一些则没有足够的加速，最终滚回碗的底部。

“我们正在衡量那些回来的人，而不是那些不回来的人，”Halekas 说。“从碗里出来的和不出来的，基本上有一个能量边界，这是可以测量的。由于我们离太阳足够近，我们可以在碰撞发生之前准确测量电子的分布进一步扭曲边界并掩盖电场的印记。”

从这些测量中，物理学家可以了解更多关于太阳风的信息，太阳风是每小时百万英里的太阳等离子体喷射流，冲刷地球和太阳系中的其他行星。他们发现太阳电场对太阳风有一定的影响，但比想象的要小。