欧空局的太阳轨道飞行器提供了关键数据，以回答长达数十年的问题，即能量来自何处，以加热和加速太阳风。太阳轨道飞行器与美国宇航局的帕克太阳探测器协同工作，揭示了为这种外流提供动力所需的能量来自太阳磁场的大幅波动。

太阳风是一种持续不断的带电粒子流，它从太阳大气层(称为日冕)中逸出，流过地球。正是太阳风与地球大气层的碰撞触发了天空中五颜六色的极光。

“快速”太阳风的移动速度超过500公里/秒，相当于180万公里/小时。奇怪的是，这种风以较低的速度离开日冕，所以当它远离时，有什么东西加速了它。百万度的风随着体积的扩大和密度的降低而自然冷却，就像你爬山时地球上的空气一样。然而，它的冷却速度比单凭这一效应预期的要慢。

那么是什么提供了必要的能量来加速和加热太阳风中速度最快的部分呢?在《科学》杂志上发表的一项新研究中，研究人员使用了欧洲航天局的太阳轨道器和美国宇航局的帕克太阳探测器的数据，提供了确凿的证据，证明答案是太阳磁场的大规模振荡，即阿尔夫海姆波。

“在这项工作之前，阿尔夫萨芬波被认为是一种潜在的能量来源，但我们没有明确的证据，”来自哈佛大学和马萨诸塞州史密森尼天体物理中心的联合第一作者耶米·里维拉说。

在普通的气体中，比如地球的大气层，唯一能传播的波是声波。然而，当气体被加热到特殊的温度时，比如在太阳的大气层中，它就会进入一种被称为等离子体的带电状态，并对磁场做出反应。这就允许在磁场中形成一种叫做阿尔夫萨芬波的波。这些波储存能量，并能有效地携带能量穿过等离子体。

普通气体以密度、温度和速度的形式表示其储存的能量。然而，在等离子体中，磁场也储存能量。太阳轨道飞行器和帕克太阳探测器都包含必要的仪器来测量等离子体的特性，包括它的磁场。

尽管这两艘飞船离太阳的距离不同，运行的轨道也不同，但在2022年2月，这艘飞船碰巧沿着同一股太阳风排列。

帕克号在太阳日冕最外层距离太阳13.3太阳半径(约900万公里)处运行，它首先穿过了河流。太阳轨道飞行器以128太阳半径(8900万公里)运行，然后在一两天后越过河流。耶米说:“这项工作之所以成为可能，是因为两艘宇宙飞船在从太阳出发的不同旅程阶段对同一太阳风进行了非常特殊的采样。”

充分利用这种罕见的排列，研究小组比较了在两个不同位置对同一等离子体流的测量结果。他们首先将测量结果转化为四个关键的能量量，其中包括对磁场中存储能量的测量，称为波能通量。

因为能量既不能被创造也不能被破坏，只能从一种形式转化为另一种形式，所以研究小组将帕克的读数与太阳轨道器的读数进行了比较。他们在有和没有磁能项的情况下做了比较。

“我们发现，如果我们不包括帕克的波能通量，我们就不能完全匹配我们在太阳轨道器上拥有的能量，”哈佛大学和马萨诸塞州史密森尼天体物理中心的联合第一作者塞缪尔·巴德曼说。

在帕克测量的太阳附近，总能量的10%左右来自磁场。在太阳轨道飞行器上，这个数字降到了1%，但等离子体加速了，冷却的速度比预期的要慢。

通过比较这些数字，研究小组得出结论，失去的磁能通过提供一些自身的加热来加速和减缓等离子体的冷却。

这些数据还显示了被称为“倒转”的磁场结构对风的加速有多么重要。这种逆转是太阳磁场线的大偏转，是阿尔夫萨芬波的例子。自20世纪70年代第一个太阳探测器以来，它们就被发现了，但自从帕克太阳探测器于2021年成为第一个飞越太阳日冕的航天器，并探测到折弯以斑块的形式连接在一起以来，它们的探测率急剧增加。

这项新研究证实，这些小块的折弯包含足够的能量来弥补快速太阳风加速和加热的缺失部分。

“这项新工作熟练地汇集了太阳之谜的一些大碎片。太阳轨道器、帕克太阳探测器和其他任务收集的数据越来越多地向我们表明，不同的太阳现象实际上共同作用，形成了这种非凡的磁环境，”欧空局太阳轨道器项目科学家丹尼尔·米<e:1>勒说。

它不仅告诉我们太阳系的情况。“我们的太阳是宇宙中唯一一颗我们可以直接测量其风的恒星。因此，我们对太阳的了解至少可能适用于其他太阳类型的恒星，也许其他类型的恒星也有风，”塞缪尔说。

该团队目前正致力于将他们的分析扩展到较慢形式的太阳风，以了解太阳磁场的能量是否也在加速和加热太阳风中发挥作用。