要想充分了解太阳风的特性,仅仅依靠彗星的间接观测是不够的,卫星观测的重要性不言而喻。目前大多数太阳风观测卫星,例如ACE卫星和WIND卫星(位于拉格朗日L1点)都在地球附近的黄道面上,虽然无法覆盖更大的空间方位,但却对太阳风地向传播的研究起到非常重要的作用。
近年来,越来越多的观测表明,太阳风的高速流是源于高纬度日冕冕洞,并且风速基本保持恒定。太阳风在传播的过程中并不是像想象中那样,携太阳之余威形成秋风扫落叶之势,整日地空间片甲不留,而是会在空间中形成许多大小不一的结构,例如日地间激波、阿尔芬波起伏和行星际磁场扇形结构。
这些结构是怎么形成的呢?太阳风磁场在传播过程中又会被吹出什么形状呢?一切的答案还得从它的源头说起。
日冕中有许多局部磁场,这些磁场都与活动区紧密联系在一起,这些局地磁场控制着活动区的活动,反之,活动区的爆发也会改变磁场的位形。随着日冕高度的不断升高,磁场强度减弱,日冕等离子体便与磁场冻结在一起,这是一种什么样的感觉呢?简单说就是:哥俩好,一起走!
但当日冕等离子向外膨胀形成太阳风时,日冕磁场的一端扎根于日冕等离子体上,另一端便随风飘入了行星际空间。可以想象,在黄道面日冕上,日冕等离子与磁力线仅仅拥抱在一起,随着太阳一起自转,好不惬意!但是随着太阳风携带着磁力线越走越远,远离日冕的磁力线已无法跟上同伴们的脚步,但是还好,角动量保持守恒:ω2r=const。当距离r变得很大时,抛射磁场的角速度将减小,而太阳风的方向基本是径向的,这一切的一切都将导致,远离太阳一端的磁力线将不与太阳保持相同角速度自转,而是在其牵引下向后运动(如下图所示),在黄道面上拉出一道道螺旋线。
从整个空间看来,由于磁力线的出发点并不全在黄道面,中高纬度皆有,因此,这一簇簇抛射出来的螺旋线就像给太阳穿上了一个芭蕾舞裙,画面太美,不敢想象!由于磁冻结效应,粒子喷射流的流场与磁场的形状基本重合,就像一个旋转的喷泉,在太阳的舞动下,给它的芭蕾舞增加一丝额外的舞台效果。