60年前,他因提出“太阳风”屡遭学界奚落;今天,以他之名,人类将首次拥抱太阳

作者: 李会超

来源: 科学大院

发布日期: 2018-08-12

本文讲述了尤金·帕克教授提出“太阳风”理论的艰辛历程,以及帕克太阳探测器的发射,标志着人类首次深入研究太阳风。

60年前,他因提出“太阳风”屡遭学界奚落;今天,以他之名,人类将首次拥抱太阳。北京时间8月12日15时31分,在美国佛罗里达的肯尼迪航天中心,帕克太阳探测器搭载于三角洲4号重型火箭发射升空,踏上它史无前例的、与太阳亲密接触的旅程。7年后,它将到达距离太阳仅约600万千米的地方,开展人类历史上第一次太阳活动的源头采样。

而帕克探测器的命名,也恰恰来自现代太阳风和磁重联理论的奠基人、美国科学院院士——尤金·纽曼·帕克(Eugene Newman Parker)。

1956年,美国芝加哥大学,空间与天体物理实验室。辛普森教授觉得来自德国的德维希·比尔曼博士的思路似乎跑偏了,他把一个名叫尤金·帕克的年轻人叫来一起讨论这个问题。比尔曼发现,彗星在太空中穿行时,会出现两个指向不同的尾巴。其中一个慧尾,无论彗星是朝向太阳还是远离太阳运动,总指向背离太阳的方向。比尔曼推测,太空中应在存在一些流动的物质,吹拂着彗星,形成了这个特别的慧尾,而这些物质的来源就是太阳。

但辛普森教授无论如何都难以接受这个结论。按照当时日地物理界权威查普曼的理论,太阳大气的形态与地球类似,由日冕高温产生的向外膨胀的力和太阳对日冕物质的引力相平衡,形成了静止的太阳大气。也就是说,日冕是静止的,而不是动态的,更不会向外释放物质。辛普森教授觉得,就算某些时刻太阳的确向外抛出了什么东西,这个过程也只会在某些时刻发生,而不会持续吹拂彗星的尾巴。

在比尔曼博士走后,辛普森教授把比尔曼带来的资料交给帕克,希望帕克能进一步看看比尔曼的研究到底哪里出了问题。

几个月后,帕克约见了约翰·辛普森教授。见面后,帕克斩钉截铁的说:“约翰,比尔曼是对的,查普曼搞错了!太阳的大气不是静止的,而是动态的。在日冕几百万的的高温驱动下,整个日冕将会沸腾,有些东西将会喷涌而出。虽然它有时多,有时少,但从来不会消失。我,尤金·帕克,决定把它叫做太阳风!”

为了让自己的理论被学界了解,帕克经历了相当艰辛的论文发表过程。一个初出茅庐的年轻人加一个挑战权威的开创性理论,等于一篇在一年内被多家学术期刊拒稿的论文。最后,走投无路的尤金·帕克遇到了命中的贵人,天文学家钱德拉塞卡。钱德拉塞卡此时正在距离芝加哥大学一百英里的叶凯士天文台工作,每周要来芝加哥大学讲课两次。

钱德拉塞卡还是《天体物理学杂志》(Astrophysical Journal, 业内简称APJ)的主编,掌握着论文的生杀大权。在看到帕克塞过来的论文后,钱编辑怜悯的说:“尤金啊,我也觉得你小子在胡扯。但是我还是想给你一个发表的机会。”于是,这篇历经坎坷的论文终于得以在1958年,在APJ与广大同行见面。

今年,帕克教授已是91岁高龄。

1958年那篇多次被拒稿、发表后又遇冷的论文,已经被引用了1916次(2018年7月26日ADS数据库数据)。而对太阳风进行研究的人,已经从孤身一人的帕克,变成了全世界空间物理和空间天气领域里众多的科技工作者。笔者也有幸从事这方面的研究,所在的课题组开发改进了一系列复杂的三维磁流体力学太阳风模型,它能够在超级计算机中重现整个日冕-行星际空间中接近真实的太阳风结构。

我们的模型启动时,依然会使用帕克那个简洁的太阳风模型生成计算的等离子体初始条件。在CPU和内存中的0101之间,帕克的智慧跨越时间和空间,闪耀着光辉。

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