NASA 的帕克探测器，实现了人类首次进入太阳大气层，开始对太阳近距离观测，科学意义几何? 第1页

人类是如此的伟大

首先感叹这家伙有点牛逼啊，有点厉害啊！

帕克太阳探测器今年8月飞掠日冕时所拍摄的视频，能看到背景银河，还有这粒子流也太壮观了吧、太刺激了。

帕克太阳探测器耐高温不说，还要被这么强劲的粒子轰击着并且能保持正常工作，难以想象，相当可以。

科学意义几何？

应该可以获得更多太阳物理的数据…

如：CME的机制、太阳磁暴的机制.…

进入阿尔芬点是个非常重要的里程碑，标志着Parker Solar Probe（PSP）进入了太阳大气。

图源^[1]，右上角是PSP。

气态恒星大气中的界面

太阳是个气态恒星，没有像地球岩石圈海平面一样的明显边界，不过对太阳大气和内日球层，可以通过其物理性质对于不同性质的区域进行区分，这些分区边界就是关键点（critical point），比如说声速点（sonic critical point）和阿尔芬点（Alfvenic critical point）。^[2]

定义：太阳大气中的声速点是太阳风速度等于声速（机械波速度）的点，阿尔芬点是太阳风速等于阿尔芬速度（磁场扰动传播速度）的点。

在太阳大气中一般有声速小于阿尔芬速，而太阳风随半径快速增加到一个稳定的速度（300~700km/s），如下图

声速和阿尔芬速这两个速度把太阳大气和内日球层分成了三个区，通常认为AB区域为太阳大气区域，C区域为太阳风区。

这样定义的原因是：空间相关性。

空间相关性

当介质运动速度大于波速，那么波动传播扰动就会变成单向。

比如：

在平静无风的地面上，下面这位靓仔和美女可以无障碍交流，此时两点是双向相关，可以相互影响。

但是如果地面刮起500m/s 的风：

这种情况下，靓仔可以听到美女说话，美女无法听到靓仔说话，不欢而散。此时两点是单向相关，上风点可以影响下风点，下风点无法影响上风点。

太阳大气分区

回到太阳大气里，

还是这三个分区，在A区域内，所有位置的密度扰动（sonic）和磁场扰动（Alfvenic）都是相互关联影响的，在B区域内，太阳风速度大于声速，密度扰动只能向外传播，磁场扰动可以上下传播，在C区域内，密度扰动和磁场扰动， 都只能向外传播，空间耦合度进一步降低。

在AB区域内，背景等离子体还能看做是同一个整体，因此B和C的边界被认为是太阳大气的边缘。

这个边缘在观测中就是一个理想的面，当地太阳风速度小于阿尔芬速就是在交界面之下，反之则在其上。

而PSP这次，是人类历史上，首次，穿越阿尔芬点，进入太阳大气。

测量结果已经被仪器组发了PRL：

亮点图是图三：

测量当地太阳风速和阿尔芬速，对比一下，风速大就是太阳风区，阿尔芬速大就是太阳大气区，上图中黑色是PSP轨道，黑线上延伸出来绿色磁力线的点对应超阿尔芬速点（在太阳风里），紫色对应亚阿尔芬速（在太阳大气里）。好了实锤进入太阳大气了。

关键点

这两个关键点（critical point）从定义角度来看就是参数拼凑出来的数值曲面，但是其背后是有真实物理意义的，在太阳物理人眼里看来，这个曲面就像海平面岩石圈一样实实在在存在，曲面的左右发生的物理过程的主导因素有本质区别。

在太阳大气内部，空间相关性更加紧密，物理过程更加复杂，对这个复杂体系的探测，在过去几十年里，都是“望闻问”，现在随着PSP进入阿尔芬点，也能对太阳大气里的物理过程“把脉”了。

参考

1. ^Science Alert https://www.sciencealert.com/for-the-first-time-in-history-a-spacecraft-has-touched-the-sun
2. ^Parker Model of Solar Wind https://farside.ph.utexas.edu/teaching/plasma/lectures/node67.html