太阳两极磁暴肆虐：首批图像揭示炽热谜团

您所见过的任何太阳图像均拍摄自太阳赤道附近。这是因为地球、其他行星及所有现代航天器都在一个称为黄道平面的扁平圆盘内绕太阳运行。通过使其轨道倾斜脱离此平面，太阳轨道飞行器从一个全新的角度揭示了太阳的面貌。

标题为"EUI视频：太阳轨道飞行器拍摄太阳南极"的视频对比了2025年3月23日太阳轨道飞行器（黄色）与地球（灰色）的观测视角。彼时，太阳轨道飞行器正从太阳赤道下方17°的角度观测太阳，足以直接观测太阳南极。未来数年，该航天器将继续倾斜轨道，因此最佳观测视角尚未到来。

"今天我们首次揭示人类观测到的太阳极区影像，"欧空局科学主任卡罗尔·芒德尔教授表示，"太阳作为距离我们最近的恒星，既是生命之源，也可能破坏现代空间与地面电力系统。因此理解其运行机制并预测其活动至关重要。太阳轨道飞行器任务提供的这些独特新视角，标志着太阳科学新时代的开端。"

聚焦太阳南极

一幅拼贴图展示了2025年3月16-17日记录的太阳南极景象，当时太阳轨道飞行器位于太阳赤道下方15°的观测角度。这是该任务首次高角度观测活动，数日后其观测角度将达到当前最大值17°。

拼贴图中的影像由太阳轨道飞行器的三台科学仪器拍摄：偏振和日震成像仪（PHI）、极紫外成像仪（EUI）以及日冕环境光谱成像仪（SPICE）。点击图片可放大查看数据视频版本。

"我们最初并不确切知晓能从这些观测中获得什么——太阳两极实为未知领域，"德国马克斯·普朗克太阳系研究所（MPS）PHI仪器团队首席科学家萨米·索兰基教授表示。

各仪器采用不同方式观测太阳：PHI在可见光波段成像（拼贴图左上）并绘制太阳表面磁场图（拼图中上）；EUI通过紫外波段成像（拼图右上），揭示太阳外层大气（日冕）中百万摄氏度级的电离气体；SPICE仪器（拼图底部）捕获来自太阳表面不同温度电离气体的光线，从而展现太阳大气的分层结构。

通过对比分析这三台成像仪器的互补观测数据，我们可以研究物质在太阳外层的运动规律。这可能揭示诸如极地涡旋（气体旋涡）等意外现象——类似金星和土星极区观测到的涡旋结构。

这些突破性观测对理解太阳磁场及其约11年周期性翻转（恰逢太阳活动高峰期）至关重要。当前预测11年太阳活动周期的模型尚无法精确判断太阳达到最强活动状态的时间与强度。

太阳活动峰期紊乱的磁场

太阳轨道飞行器极区观测的首批科学发现之一是：当前太阳南极磁场处于紊乱状态。普通磁体具有明确南北极，而PHI仪器的磁场测量显示太阳南极同时存在南北两极性的磁场。

此现象仅发生在每个太阳周期的太阳活动峰期短暂时段，此时太阳磁场翻转且活动最剧烈。磁场翻转后，单极磁场将缓慢增强并主导太阳极区。未来5-6年太阳将进入下一个活动极小期，届时其磁场最为有序，活动水平降至最低。

"这一增强过程的具体机制尚未完全明晰，太阳轨道飞行器恰在关键时刻抵达高纬度区域，将以其独特优势视角追踪整个过程，"萨米强调。

PHI的全日磁场视图为此测量提供了背景参照（参见'PHI_south-pole-Bmap'与'PHI_global-Bmap_20250211-20250429'）。色彩越深（红/蓝），表明沿太阳轨道飞行器至太阳的视线方向磁场越强。

最强磁场出现于太阳赤道两侧的两条带状区域。深红与深蓝区域标示着活动区——此处磁场在太阳表面（光球层）的黑子中高度集中。

与此同时，太阳南北两极均散布红蓝斑块。这说明在小尺度上，太阳磁场具有复杂且持续变化的结构。

SPICE首次实现运动测量

太阳轨道飞行器的另一项"首创"来自SPICE仪器。作为成像光谱仪，SPICE通过测量特定化学元素（氢、碳、氧、氖、镁等）在已知温度下发出的光谱线进行探测。过去五年间，SPICE借此揭示了太阳表面上方不同层次的物理过程。

如今SPICE团队首次利用光谱线的精确追踪技术，成功测量了太阳物质团块的移动速度。此技术称为"多普勒测量"，其原理与救护车驶过时警笛音调变化的物理效应相同。

由此生成的速度图揭示了特定太阳层内的物质运动。通过对比SPICE多普勒图与强度图，可直接观测粒子（碳离子）在"过渡区"（此处太阳温度从10 000°C急剧升至数十万摄氏度）这一薄层中的位置与运动。

SPICE强度图显示碳离子团块的位置分布。SPICE多普勒图中蓝色与红色分别表示碳离子朝向与远离太阳轨道飞行器的运动速度，深蓝深红区域则与小型羽流或喷流导致的加速物质流相关。

关键在于，多普勒测量能揭示粒子如何以太阳风形式从太阳喷射而出。揭示太阳风产生机制是太阳轨道飞行器的核心科学目标之一。

"现行及既往空间任务对太阳风的多普勒测量受限于对太阳极区的掠射观测视角。太阳轨道飞行器实现的高纬度测量将是太阳物理学的重大突破，"法国巴黎萨克雷大学SPICE团队负责人弗雷德里克·奥谢尔指出。

更精彩的还在后面

这些仅是太阳轨道飞行器在新倾斜轨道上的首批观测成果，此批数据的深度解析尚在进行中。太阳轨道飞行器首次完整"极到极"飞越太阳的完整数据集预计于2025年10月传回地球。未来数年，其全部十台科学仪器将持续获取前所未有的数据。

"这只是太阳轨道飞行器'天阶计划'的第一步：未来数年，航天器将进一步提升黄道平面倾角，获取太阳极区更佳观测视角。这些数据将革新我们对太阳磁场、太阳风及太阳活动的认知，"欧空局太阳轨道飞行器项目科学家丹尼尔·米勒强调。

编者注

太阳轨道飞行器是迄今研究这颗生命之恒星的最复杂科学实验室，创下了距离太阳最近拍摄的航天器纪录，并首次实现对太阳极区的探测。

2025年2月，太阳轨道飞行器通过倾斜轨道至与太阳赤道呈17°夹角，正式开启绕日运行的"高纬度"阶段。相较而言，行星及所有其他太阳观测航天器均在黄道平面内运行，其倾角最大仅偏离太阳赤道7°。

唯一例外是欧空局/NASA尤利西斯任务（1990-2009），该任务曾飞越太阳极区但未携带成像仪器。太阳轨道飞行器的观测将通过望远镜首次呈现极区影像（辅以全套原位传感器），同时以更近太阳距离进行探测。此外，该任务将持续监测整个太阳周期中极区的变化。

太阳轨道飞行器将保持此倾角绕日运行至2026年12月24日，届时其下一次飞越金星将使轨道倾角增至24°。自2029年6月10日起，航天器将以33°倾角绕日运行（参见太阳轨道飞行器绕日旅程概览）。

太阳轨道飞行器是欧空局与NASA合作的国际空间任务，由欧空局运营。其偏振和日震成像仪（PHI）由德国马克斯·普朗克太阳系研究所主导；极紫外成像仪（EUI）由比利时皇家天文台主导；日冕环境光谱成像仪（SPICE）是由法国巴黎空间天体物理研究所主导的欧洲设施级仪器。