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尤金·帕克凝望着手中的帕克太阳探测器模型 |
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彗星绕着太阳飞行时,有一条尾巴总是背对着太阳 |
帕克太阳探测器创造了美国国家航空航天局(NASA)的一项新纪录——以健在科学家的名字命名的第一艘航天器。尤金·帕克教授是美国知名的空间物理和天体物理学家。为了纪念帕克对太阳风的发现,NASA将原名为“太阳探测器+”(Solar Probe Plus)的探测器更名为“帕克太阳探测器”。
生于1927年的帕克在美国密歇根州立大学与物理结缘,取得了理学学士学位。1951年,帕克又从加州理工学院取得博士学位,开始了其学术生涯。在尤他大学度过四年时光后,帕克来到了芝加哥大学。在那里,而立之年的帕克取得了人生中最重要的学术成果——发现太阳风。之后,他获评教授职位,并在1967年当选美国国家科学院院士。
1956年,来芝加哥大学访问的德国天体物理学研究者德维希·比尔曼博士向帕克的上司、芝加哥大学空间与天体物理实验室的负责人约翰·辛普森教授介绍了关于慧尾形态的研究。比尔曼发现,当彗星在太空中穿行时,会出现两个指向不同的尾巴。无论彗星是朝向太阳还是远离太阳运动,其中一个慧尾总指向背离太阳的方向。比尔曼推测形成这种现象的原因是太阳在向外不断释放物质。然而辛普森教授并不支持比尔曼的观点,因为按照当时日地物理界权威查普曼的理论,太阳周围的日冕是静止的而不是动态的,不能形成源源不断向外释放的物质。
辛普森将比尔曼的研究成果交给帕克,希望帕克能给出自己的意见。在仔细思考后,帕克认为查普曼的静止日冕理论存在缺陷,由静止日冕模型解出的无穷远处压强与星际物质无法平衡。而一旦允许日冕不断向外膨胀并释放物质,这个矛盾则不复存在,同时还可以解释吹拂慧尾的物质从何而来。帕克将这种从太阳表面涌出的物质称为“太阳风”。在帕克的太阳风模型中,随着与日心距离的增加,日冕中的物质被加速到超音速态,最终形成了太阳风。太阳风还会将日冕磁场携带到行星际空间中,在太阳自转的作用下形成螺旋状的结构。目前,学界一般将这种磁场形态称为“帕克螺旋线”。
由于与权威理论相悖,帕克的太阳风理论遭遇了论文发表的困难。多家学术期刊都对他投去的稿件做了拒稿处理。最后,帕克找到了来芝加哥大学讲课的《天体物理学杂志》(Astrophysical Journal)主编、天文学家钱德拉塞卡。尽管同样不认同帕克的观点,但钱德拉塞卡发扬了一位科学家应有的开放思想,允许帕克题为《行星际气体和磁场的动力学》的论文于1958年在《天体物理学杂志》128卷664页发表。
在帕克进行最初的太阳风研究的同时,人类也开始拥有了向太空中发射探测器的能力。1962年,美国“水手2号”持续104天的观测数据为太阳风的存在带来了确凿的证据。“水手2号”探测到了远离太阳的高速带电粒子流,其速度在400到700公里/秒间变化,性质与帕克预言的完全一致,从而彻底否定了查普曼的静止日冕说。由此,人们将帕克视为太阳风的发现者。
在帕克首次提出太阳风的60年后,以他名字命名的探测器踏上了与太阳亲密接触之旅,探寻太阳风更深层次的奥秘。让我们祝愿他和它都一切顺利。
(本版图片除标注外来源于网络)