太阳风几乎影响着太阳系的一切，强大的太阳风和剧烈的等离子体都是异常危险的，太阳风可以破坏地球人造卫星的功能，还能产生极光极光等等。威斯康星大学麦迪逊分校物理学家的一项新研究在实验室里模拟了太阳风，证实了太阳风是如何发展的，并为未来太阳物理学研究提供了一个地球范围内的模型。太阳本质上是一个由热等离子体组成的大球：一种由电离气体构成的物质高能状态。
当太阳自转时，等离子体也在自转，太阳核心等离子体运动产生的磁场充满了太阳大气层，在离太阳表面一定距离的地方，也就是阿尔文表面，磁场减弱，等离子体脱离太阳，产生太阳风。伊森·彼得森是威斯康辛大学麦迪逊分校物理系的一名研究生，也是2019年7月29日发表在《自然物理》上这项研究的主要作者。卫星任务已经很好地记录了快风的来源，所以研究正试图专门研究慢太阳风是如何产生的，以及它在向地球移动时是如何演变的。
可能无法直接接触到太阳的大等离子球，但研究人员确实可以接触到下一个最好的东西：大红色的球。这个大红球是一个三米宽的空心球体，中心有一个强大的磁铁，里面有各种各样的探针。研究人员将氦气泵入其中，使其电离形成等离子体，然后施加电流和磁场一起搅动等离子体，创造出近乎完美的太阳旋转等离子体和电磁场的模拟。有了微型太阳，研究人员可以在球内的许多点进行测量，从而能够在三维空间中研究太阳现象。
首先能够重现帕克螺旋，这是一个充满整个太阳系的磁场，以第一个描述太阳风的科学家命名。在阿尔文表面之下，磁场直接从太阳辐射出来。但是在那个表面，太阳风的动力学起了作用，把磁场拖进了一个螺旋。卫星测量数据与帕克螺旋模型非常一致，但只能在一个时间点上，所以你永远不可能像我们在实验室里那样，同时绘制出它的大规模地图，实验测量证实了帕克的理论，即这些等离子体流是如何形成的，研究人员还发现了太阳等离子体“打嗝”的来源。
“打嗝”是一种周期性的小型等离子体喷射，为缓慢的太阳风提供燃料。通过等离子体旋转，探测了磁场和等离子体的速度。数据绘制了一个区域，在这个区域等离子体运动足够快，磁场足够弱，等离子体可以分裂并径向喷射。这些喷射物是由卫星观测到，但没有人知道是什么驱动它们，在实验中发现了非常相似的打嗝现象，并确定了它们是如何发展的。
在地球上进行的实验是对卫星任务的补充，而不是替代eme。例如2018年8月发射的帕克太阳能探测器，预计将到达甚至下降到阿尔文表面以下，它将提供以前从未获得过的太阳风的直接测量。研究表明，实验室实验也能了解这些过程的基本物理原理，因为这个红色的大球现在是国家用户设施，它对科学界说：如果你想研究太阳风的物理，可以来在这里做。
博科园｜研究/来自：威斯康星大学麦迪逊分校
参考期刊《自然物理学》
DOI: 10.1038/s41567-019-0592-7
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