躍入日冕內部

　　這是太陽表面2000千米之上的色球層的景象。

　　這層太陽大氣只有專門的紫外光譜影像儀能看到：原始圖像經前文提及的EUI處理后，才轉化成了玫紅色。

　　該處溫度約為10000℃，還不算“太高”……從這里往上，溫度會一路飆升：再上升2000千米后的溫度將達到至少100萬攝氏度！“太陽大氣是層層相連的，”弗雷德里克·奧謝爾解釋道，“我們在這個波長范圍內嘗試觀測的是下層到上層的能量轉移?！庇绕湟业郊{耀斑的源頭，以盡可能精確地算出它們傳遞的能量。“可惜，這一部分的波段我們沒能調整好，因為探測器的飛行條件和在地面測試的不一樣。要獲得用足分辨率的圖像還需等待。”

　　“活捉”太陽風

　　日冕的美麗充分展現在下圖中：此處的太陽大氣層不斷向宇宙噴射溫度近200萬攝氏度的質子和電子。

　　在可見光下，日冕的亮度只有太陽的數百萬分之一。因此，探測器搭載的Metis日冕儀配備了一個可遮擋太陽主體的圓形擋板，從而使日冕現身。目前呈現的日冕，其赤道部分比兩極密度更高，這是太陽周期中磁場活動最小期的特征。

　　然而，科學家最感興趣的還是兩極，因為那里形成的太陽風速度可達每秒800千米，他們尚不了解其成因，這也是環日軌道器的核心探索任務之一。探測器將在飛行的過程中逐漸與黃道平面岔開，從而破天荒地對太陽的兩極進行拍攝！

　　在此期間，磁場活動理應有所增強，因此，耀斑的強度會提升且數量也會顯著增加。屆時，景象一定非常壯觀。

　　繪制磁場流動

　　這就是太陽的磁場全貌。

　　圖像攝于去年6月18日，圖中的藍色部分代表潛入太陽表面的磁場線，紅色則代表穿出表面的磁場線。

　　“除了右下區域，太陽目前還是相對平靜的。它正處于其11年周期中的活動最小期?！备ダ椎吕锟恕W謝爾觀察道。測量磁場的“極化和日震影像儀”（PHI）采用的經典技術在地面望遠鏡上運用已久，源自塞曼效應：一旦物質進入強磁場，它發出的光會發生變化。

　　而由于該儀器和太陽史無前例地接近，太陽的磁場波動以前所未有的精度展現出來：直徑只有1000千米的太陽黑子也出現在圖像上。在創紀錄的分辨率之下，PHI揭示了阿爾文波的起源。這種只存在于等離子體中的波會將自身的能量傳遞給日冕，是造成日冕高溫的原因之一。

　　“之前進行的嚴格測試就像是白做了。通常建造這種復雜程度的機器，總給人一種一定會出錯的感覺……但這次卻是例外！”弗雷德里克·奧謝爾松了一口氣，目前看來，他所參與的歐洲空間局（ESA）“環日軌道器”項目取得了全面成功。

　　去年6月，也就是這個造價14億歐元的探測器發射4個月后，它走完了日地平均距離的半程，成為目前最接近太陽的影像設備。

　　（ESA）“環日軌道器”

　　“那段時期壓力尤其大，因為儀器校準階段恰恰處于新冠疫情最嚴峻的時期，”此次任務副科學干事雅尼·祖格阿涅利斯（Yannis Zouganelis）回顧道，“ESA操作中心都關門了。研究人員分散在美國和歐洲各地，每個人各自在家完成工作。如此復雜任務中的關鍵階段在這樣的條件下完成，這在航天史上還是頭一回。”

　　盡管如此，探測器最終的表現超出所有人的預期。第一批照片已經出爐：四溢的等離子體，“上躥下跳”的磁場線，大氣湍流……太陽呈現了人類前所未見的細節?！斑@些照片是在‘飛行接收’階段拍攝的，主要用于測試探測器在極端條件下的運行情況，并非出于科研目的，”弗雷德里克·奧謝爾解釋道，“然而，我們已經可以從中整理出一些研究結果了！”

　　要更好地觀察太陽，除了盡可能地逼近它，別無他法。盡管地球表面有三十多架望遠鏡在全年無休地觀察太陽，盡管自人類開始太空探險以來已發射二十多臺太陽探測器，太陽內部的運行機制仍有許多方面無從了解。

　　而太陽的大氣層，尤其是日冕，有越來越多的研究人員為之著迷。“日冕的溫度比太陽表面高幾百倍。而從常理來說，離熱源越遠，溫度應該越低才是。”弗雷德里克·奧謝爾描述道。科學家也不明白太陽風是如何從兩極加速至800千米/秒的。“很難在地球上觀察太陽的兩極，因為沒有合適的角度，”奧謝爾遺憾地補充說，“我們是從掠射角進行觀察，所以沒法用多普勒效應來繪制風速圖?！?/font>

　　200萬攝氏度的大氣層

　　接近一個大氣溫度高達200萬攝氏度的恒星并拍照是極其困難的。哪怕加上了一層前所未有的熱保護層，探測器依然要與太陽保持不小于0.28個天文單位的安全距離，也就是4200萬千米。相比美國國家航空航天局（NASA）于2018年發射的“帕克太陽探測器”（Parker Solar Probe），環日軌道器離太陽要遠大約三倍，而帕克太陽探測器沒有攜帶任何攝像頭。

　　“帕克太陽探測器”（Parker SolarProbe）

　　“帕克太陽探測器之于環日軌道器，相當于法拉利之于勞斯萊斯，前者速度更快，某些方面表現更佳……但環日軌道器配備的儀器更完善?！眱蓚€項目都有參與的法國奧爾良大學教授蒂埃里·杜多克·德威特（Thierry Dudok de Wit）比較說。

　　環日軌道器的儀器中，有4個是內置的傳感器，負責實時研究探測器所處的環境，測量當前磁場和撞擊粒子的性質，等等。還有6個高清攝像儀，對X射線、紅外線、紫外線及可見光等多種波長都極其敏感。

　　在最接近太陽時，攝像儀可以拍攝分辨率達每像素100千米的圖像，要知道太陽的直徑是地球的109倍，也就是1392000千米，這個精度已然非常驚人！在完成一半行程時，探測器的分辨率就已達到每像素175千米，因而發現了太陽表面的納耀斑，確定了太陽大氣層的范圍，揭示出太陽風的結構以及太陽的磁場波動。“圖像的質量在調整后還能大幅提高?！眳⑴c“極化和日震影像儀”設計工作的蒂埃里·阿普爾紹（Thierry Appourchaux）承諾道。

　　最重要的是，探測器在幾年后會提供一個前所未有的觀測視角：屆時，探測器將近距離飛越金星，從而逐漸錯開黃道平面，直到抵達能拍攝太陽兩極的位置。之前從來沒有探測器能做到這一點！1990年代“尤利西斯”號（Ulysses）探測器曾前往觀察太陽的兩極，然而當時負責影像部分的NASA突然退出項目?！疤柕膬蓸O是太陽物理學研究的盲區之一，”蒂埃里·阿普爾紹指出，“是時候填補這一空白了！”

　　“尤利西斯”號（Ulysses）

　　為什么太陽表面和日冕以不同的速率自轉？它的磁場是如何形成的？其演變是否可以預測？研究人員有一種預感：這些問題的答案就藏在太陽的兩極之中。“這是一片從未探索過的領域，我們從中可以得知太陽每11年的活動周期是如何變化的?！钡侔＠铩ぐ⑵諣柦B補充道。事實上，當兩個太陽周期交替時，下一個周期的磁場會先出現在兩極。

　　“其實，太陽內部的一切都是互相關聯的，”雅尼·祖格阿涅利斯總結道，“太陽風的物理性質取決于日冕的物理性質，太陽黑子的物理性質由太陽磁場的物理性質決定，而后者又受制于太陽的內部結構?！杯h日軌道器將通過機載的6臺遙測儀器，在有史以來最接近太陽的位置對上述問題進行探索。這顆恒星內部最后的秘密很快會揭開。

　　撰文 Beno?t Rey

　　編譯 鄒沁