咱们的国际隐藏着许多不为人知的秘密，即使是了解如太阳这样的天体也有着诸多的未解之谜。

　　在太阳的可见表面之上，由带电粒子组成的热气会一直延伸到太空之中，构成太阳过热的外层，其中就包括条纹状的日冕在内。当日全食时，这些日冕看起来就像是狮子的鬃毛。某些过程将日冕中的等离子体加热到数百万度的高温，使它们以太阳风的形式远离太阳。但咱们仍无法切当的知道这些等离子体究竟是怎么逃离太阳磁场的。

　　其实，与太阳有关的许多悬而未决的问题最终都可归结于它的磁场，由于磁场支配着太阳的大部分活动。太阳的磁场构成了巨大的磁环，将等离子体困住。其中有一些较小的磁环能够彻底融入太阳的日冕中，而另一些磁环则能延伸到太阳系的边际。

　　太阳风简直影响着太阳系中的一切，比如它能够破坏人造卫星的正常运作，也能导致极光的发生。太阳风虽变化无常，但本质上可分为两种类型——快太阳风和慢太阳风。跟着延伸到太阳系外围的磁环而逃离太阳的等离子体成为了快太阳风。一些太空使命现已很好地记录了快太阳风的来历。

　　科学家认为，等离子体团也能够从较小的磁环中爆发出来，然后发生慢太阳风。这些磁环会断裂并在一个叫做“从头连接”的过程中再次相连，然后使一些原本被困住的等离子体掉落。但是，关于这种磁重联是在哪里发生的以及怎么发生细节，咱们却不得而知。

　　因而，研讨人员决定要在试验室中用一个等离子体球来重现太阳的磁场结构。在一项新的研讨中，威斯康星大学麦迪逊分校的物理学家就成功地在试验室里模仿了太阳风，证明了太阳风是怎么开展的。研讨成果发表于《自然物理》杂志上。

　　从本质上看，太阳是一个由热等离子体组成的大球。当太阳自转时，等离子体也随之旋转，运动的等离子体发生了磁场，充满了太阳的整个大气层。

　　条形磁铁（或者说偶极子）是最简单的太阳磁场模型，它具有南北南北极，磁场会从一极延伸到另一极。当然，太阳比条形磁铁要杂乱得多。太阳的旋转会将它的磁场歪曲成一种被称为帕克螺旋（Parker spiral）的漩涡模式。来自太阳的等离子体流会像橡皮筋相同牵引着磁场的某些部分，将这些磁环一路拉到太阳系的边际。

　　○ 太阳的旋转会歪曲它的磁场，使它的变成一种名为“帕克螺旋”的形状。 图片来历：Werner Heil

　　研讨人员尽管或许无法直接接触到太阳的等离子体，但他们却在试验室中建造了一个“微型太阳”。这是一个宽3米的空心“大红球”，在球体的中心有一个宽10厘米、高10厘米的圆柱形磁体，里面有各种各样的探针。接着，研讨人员向球体中填充入用氦气制成的等离子体，再施加电流和磁场以搅动等离子体。这些过程创造出了与太阳的旋转等离子体和电磁场完美近似的模仿。

　　利用这项技术，研讨人员首要重现了帕克螺旋的形状。尽管一些卫星使命现已勘探到了与帕克螺旋模型十分一致的成果，但卫星一次只能在一个点上进行丈量。但在新的试验中，研讨人员能够在大红球内的许多点进行丈量，然后能同时绘制出大规模的帕克螺旋图。

　　研讨人员还用试验模仿了太阳周围的区域，那里的等离子体处于不稳定的平衡状况。在这个边界内，等离子体被磁场所包含；但在边界之外，由太阳旋转而发生的离心力超过了磁场，因而等离子领会向外活动。如果等离子体旋转得足够剧烈，它们就能在离心力的效果下旋转出去。

　　○ 帕克螺旋是太阳风绕太阳旋转构成的形状。研讨人员在试验室中模仿了这种等离子体螺旋。右边的动图显示了一个较小的帕克螺旋出现在一个等离子体球体中。 图片来历：ScienceNews

　　除此之外，在新的试验中，物理学家还研讨了太阳等离子体为什么会“打嗝”。“打嗝”是一种周期性的小型等离子体喷发，它能为慢太阳风供给质料。曩昔的一些卫星使命勘探到过这类喷发，但没有人知道这种喷发是由什么驱动的。而这次研讨人员在试验中发现了十分类似的打嗝现象，并确定了它们会怎么演化。

　　在新的试验中，研讨人员将整个太阳系都装进了一个3米宽的球里，这使他们能更好地了解太阳的全局。由于对于卫星使命来说，一个勘探器一次只能处于在一个当地。不管它是为了让研讨人员更好地了解太阳风的结构而拍摄太阳风的照片，仍是丈量磁场的强度和飘过的粒子，它都只能勘探太阳环境的一小部分。这使得研讨人员无法对太阳环境中的任何当地进行样品采集。

　　尽管新的试验是对卫星观测的一个十分好的补充，但这绝不标明它能够替代卫星使命。实际上，由于地球上的试验条件必然存在有别于太阳的当地，因而这个模型的某些方面并不能如实地反映太阳日冕和太阳风的组成，例如试验中所具有的等离子体密度，以及带电粒子和中性粒子的比例等等。

　　不过，这项试验依然为咱们供给了许多信息。它所重现的许多太阳的行为使它成为了一个十分有前景的试验。它证明了太阳风是怎么开展的，并为未来的太阳物理学研讨供给了一个试验室模型，让研讨人员在试验室也能了解太阳的一些过程的根本物理原理。

　　2018年8月，帕克太阳能勘探器发射升空，据估计，它有或许能抵达到阿尔文表面以下，然后对太阳风进行前所未有的直接观测。在未来的几年内，帕克太阳勘探器将盘绕太阳运转，它将会穿过日冕并搜集数据，届时，就能够将搜集到的观测数据与试验室的成果进行比较了。如果在试验室中看到的东西是对的，那么帕克太阳勘探器也将看到。