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?
人类有意识记录太阳☀月亮 的规律，已经1万年了！现在，我们人类的探测器终于进入了太阳大气层！美国宇航局帕克太阳探测器的一个重要里程碑和新结果于 12 月 14 日在新奥尔良举行的 2021 年美国地球物理联盟秋季会议的新闻发布会上宣布。结果已发表在《物理评论快报》上，并被接受在《天体物理学》杂志上发表。
历史上第一次有航天探测器接触太阳。美国宇航局的帕克太阳探测器现在已经穿过太阳的高层大气——日冕——并在那里进行了粒子和磁场的采样。
这一新的里程碑标志着帕克太阳探测器的一大步，也是太阳科学的一大飞跃。正如登陆月球让科学家们了解它是如何形成的一样，接触太阳的组成成分将帮助科学家发现关于离我们最近的恒星及其对太阳系的影响的关键信息。
帕克太阳探测器‘接触太阳’是太阳科学的一个里程碑，也是一项真正了不起的壮举。
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http://pic2.zhimg.com/v2-8749a8b0c2955166a5d1148979054a0d_r.jpg 相信么？人类探测器已经首次进入太阳大气层。
2021年12月14日，美国宇航局（NASA）发布消息称，2018年8月12日发射的帕克太阳探测器在今年4月穿过了太阳的上层大气——日冕，并在那里对粒子和磁场进行了采样，也就是说帕克探测器越过了太阳的阿尔文临界面（太阳半径的10~20倍区域，太阳表面以上700万~1400万公里）进入太阳大气层，这也是人类制造的探测器首次进入太阳大气层。
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↑帕克太阳探测器
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太阳是太阳系中的“统治者”，它本身的质量占到了整个太阳系可见天体物质的99.86%，因此也是太阳系的引力中心，太阳系中所有的天体都在围绕太阳运行，太阳内部时刻都在进行着核聚变，向外释放着光和热，太阳的表面温度高达5600℃左右，太阳大气的温度在光球500公里之上的色球边缘温度最低，约4500℃，然后随高度增长温度要逐步升高，表层以上1万公里高度的日冕区底层边界，温度已达到10万℃以上。
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太阳的“阿尔文临界面”是太阳大气层终结和太阳风开始的位置，因此进入这个界面也代表着进入了太阳大气层的最外面，因此也被人形容为帕克太阳探测器触摸了太阳，实际上它距离太阳表面仍然相当远，数据显示帕克探测器距离太阳最近时约18.8个太阳半径，大约为1300多万公里，但是这里的物质温度仍然相当高，粒子温度或在10万℃以上，甚至有说这里的温度高达92万摄氏度以上，按理说是没有任何人造探测器能够抵抗如此之高的温度的，帕克太阳探测器岂不是要融化了呢？
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但实际情况并非人们所想象的那样，虽然这里的温度很高，但是物质非常稀薄，有人推算认为帕克太阳探测器在这里经过时，其表面的真实温度或在1000℃左右，由于帕克太阳探测器有一个厚厚的遮光板（又叫防热盾），至少有12厘米厚，这个遮光板用特殊的耐高温材料制成，能承受1400℃的高温，而且帕克太阳探测器外围也为高温材料所包裹，所以它从这里经过也并不会融化，当然美国科学家也已经表示，帕克太阳探测器遮光板等在太阳的强光和大气层外围高热离子的吹拂下其表层也有融化现象。
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帕克太阳探测器还在这里创造了人造物体的最快飞行记录，速度高达每秒钟150公里，如此之高的速度和太阳外围离子的撞击也会使探测器的表层出现融化现象，就如同小行星撞击地球时出现的流星和火流星现象，不过好在这里的太阳风离子非常稀薄，所以对探测器功能的负面影响不算大。
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今后帕克太阳探测器仍会进一步向着太阳表面的更近距离进发，最近时距离太阳表面仅有650万公里，运行速度也将飙升的每秒钟220公里左右，几乎相当于炮弹出膛速度的200倍，在这里，它将近距离地探索和观测太阳周围的一切，了解太阳表层结构和运行原理，了解太阳风的出现、速度以及对太阳系空间的影响等，进一步丰富人类对太阳的探索和恒星学的研究深度。
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参考资料：
《澎湃新闻》12月19日文章《人类首次接触太阳表面，NASA：帕克太阳探测器进入太阳大气层》 NASA帕克探测器“接触太阳”：历史性地进入太阳大气层
来源：希恩贝塔
据New Atlas报道，美国宇航局（NASA）在2018年启动了一项创造历史的任务，通过近距离“接触”太阳大气层来研究太阳，NASA的太阳帕克探测器首次进入这一区域。该探测器穿过太阳的上层大气，即日冕，实现了对其粒子和磁场的前所未有的采样，为太阳科学领域和对太阳系如何形成的理解翻开了新的篇章。
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帕克太阳探测器于2018年8月发射，目标是“接触太阳”，其主要重点是研究太阳风。这些是在其大气层中形成的亚原子粒子流，并向外喷射，带着太阳的磁场，影响我们的星球和整个太阳系的其他星球。
通过研究这些让科学家们好奇了几十年的太阳风，NASA希望能更多地了解能量和热量如何在太阳的大气层中传播。在这里，风从亚音速加速到超音速，对这一过程的更好理解可以揭示出地球上的生命是如何发展的，以及宇宙中的其他恒星是如何形成的线索。
在前往太阳的整个过程中，帕克太阳探测器创造了一系列记录，成为有史以来速度最快的物体，达到每小时363,660英里（585254公里）的速度。这发生在航天器上个月飞越太阳的过程中，这是它在七年的任务中进行的24次越来越近的轨道中的第10次，最终将把它带到距离太阳表面383万英里（616万公里）的范围内。
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4月份第八次飞越太阳表面约810万英里（1303万公里）时的数据显示，该探测器首次进入太阳大气层。这一点，即大气层结束和太阳风开始的地方，被称为阿尔芬临界面，直到现在科学家们还不确定它的确切位置，尽管远程成像表明它位于太阳表面上方430万至860万英里（690万至1380万公里）之间。
位于马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯大学应用物理实验室的帕克项目科学家Nour Raouafi说：“在如此接近太阳的地方飞行，帕克太阳探测器现在能感觉到太阳大气中以磁力为主的层--日冕--的状况，这是我们以前所不能的。我们在磁场数据、太阳风数据和图像中看到了在日冕中的证据。我们实际上可以看到航天器飞过日冕结构，在日全食期间可以观察到。”
数据还显示，Alfvén临界面的特点是皱纹状的“尖峰和谷底”，正如一些科学家所预测的那样。希望了解这些“尖峰和谷底”如何与来自表面的太阳活动保持一致，可以提高我们对它如何影响大气和太阳风的理解。
当探测器进出日冕时，它还遇到了被称为"假流星"的特征，这是一种巨大的结构，实际上在日食期间可以在地球上看到。任务科学家描述说，身处假流子内就像身处暴风眼内一样，环境更安静，由磁场形成的粒子流更慢。
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探测器近距离接触的其他重要发现涉及太阳风中的"之"字形结构，称为"回旋"，该任务的2019年数据显示，在太阳附近有大量的"回旋"。仍然未知的是它们在哪里形成，但帕克太阳探测器的最新情报显示了一个起源点，靠近太阳的可见表面，被称为光球。
科学家们发现，回旋现象成片出现，似乎与从光球中出现的磁漏斗一致。他们认为这些磁漏斗可能是太阳风的发源地之一，特别是它的快速移动形式。
加利福尼亚大学伯克利分校教授、新的"回旋"论文的主要作者 Stuart Bale说：“有回旋的区域的结构与日冕底部的小磁漏斗结构相匹配。这就是我们从一些理论中所期望的，这就确定了太阳风本身的一个来源。”
随着探测器继续对太阳进行更近距离的飞越，科学家们期望了解更多关于这些类型的太阳现象。这可能包括转折点究竟是如何形成的，了解日冕如何被加热到数百万度，以及为什么它比下面的实际太阳表面更热。
“帕克太阳探测器‘接触太阳’是太阳科学的一个不朽时刻，也是一个真正了不起的壮举，”NASA科学任务局副局长Thomas Zurbuchen说。“这个里程碑不仅为我们提供了对太阳演化及其对太阳系影响的更深入的了解，而且我们对我们自己的恒星所了解的一切也让我们对宇宙其他地方的恒星有了更多的了解。”
详细说明这一里程碑的研究发表在《物理评论快报》杂志上。
阅读原文 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。
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图源，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）。
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
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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。
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但是如果地面刮起500m/s 的风：
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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，
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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：
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亮点图是图三：
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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。 大佬居然邀请我了，但是我对于这个不懂啊，本身也是看科普的。
nbplus是肯定的了，期待未来我们自己的探测器进入太阳大气层。
帕克历险记，已经不虚此行了。以前我们观测太阳，都是远距离观测，如分析其光谱，或者在远离太阳的空间采用probe收集太阳风粒子等分析，只能说“非常不尽兴”。
这一次，帕克玩个够，直接进入太阳大气层观察太阳，能够让人类更加精确、直观的认识距离我们最近的恒星。
举个栗子，以前我们观察一个距离我们很远的物体，比如月球，我们采用强大的望远镜，但是依然只能感叹可远观不可亵玩焉，直到我们的探月工程一步步前行，将月壤取回地球，我们对月球的认识取得了与以往相比不知道丰富了多少倍的、精确的成果。 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。http://pic3.zhimg.com/v2-00b4fd171778aedd26af3104272f5f8d.jpeg
视频来源：Corey S. Powell
https://www.zhihu.com/video/1454746243147022336
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.…
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