当地时间3月16日，美国国家航空航天局 (NASA) 在官网宣布，美国著名太阳物理学家尤金·帕克 (Eugene Parker) 逝世，享年94岁。帕克创造了“太阳风”这一术语，NASA的太阳探测器以他的名字命名，这也使“帕克”号成为了NASA历史上第一个以在世科学家命名的探测器。“帕克”号发射时，尤金·帕克91岁。

R.I.P  (图片来源：NASA)

去年12月，NASA宣布，人类发射的“帕克”号太阳探测器 (Parker Solar Probe, 简称 PSP)，在发射三年后，成功穿过太阳大气的最外层(日冕)，成为首个“接触”太阳的航天器。

今天，我们就来讲讲尤金·帕克和“帕克”号命名的渊源，纪念这位逝去的伟大太阳物理学家。

“帕克”号太阳探测器靠近太阳的艺术图（图片来源：NASA）

大家接触过的航天器名称，有些是以神话的命名，比如“阿波罗”计划，“阿尔忒弥斯”计划，中国的“嫦娥”计划；有些是直接表达用途，例如勘探国土资源的“资源卫星”、“海洋卫星”，服务于天气预报的“风云卫星”；有些名字是很长的科学名词缩写，缩写后听上去别有一番意味，例如美国的“ACE”卫星，中国科学院与欧洲空间局合作的“SMILE”卫星，“ACE”和“SMILE”这两个英文单词分别是“王牌”和“微笑”的意思，而其实前者的全称是“先进的成分探测器”（Advance Componsition Enplorer, ACE），后者的全称是“太阳风-磁层相互作用全景成像卫星”（Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer, SMILE）。

那么，“帕克”号太阳探测器的这个“Parker”，又是其中哪一种呢？

其实，用科学家和前官员的名字命名卫星，以示敬意，也是很常见的，例如：詹姆斯·韦伯望远镜，哈勃望远镜，康普顿γ射线天文台，钱德拉X射线天文台等等。

但是，“帕克”号是非常特别的一枚探测器，它是NASA历史上第一次以一个仍然在世的科学家名字命名的探测器。下边的照片是帕克在2018年8月现场观看以自己命名的探测器由德尔塔4重型火箭发射升空时的场景。

图片来源：NASA

这位帕克老先生是何许人也，能够以他的名字命名人类首颗近距离接触太阳的探测器？了解了他的生平，我们就会明白，他正是这个研究领域最权威的人，他的名字比任何人都有资格用来命名这颗独特的太阳探测卫星。

“帕克”号任务LOGO（图片来源：NASA）

在20世纪上半叶，科学家们对观测到的太阳进行了许多理论研究，其中权威科学家查普曼(Chapman)将太阳大气类比地球大气，认为太阳的大气由于超高的温度物质向外膨胀，膨胀的力和太阳对物质的引力相平衡，形成了静止的太阳大气。

1956年，德国科学家路德维希·比尔曼(Ludwig Biermann)在访问美国芝加哥大学空间与天体物理实验室时，阐述了“彗星的尾巴背朝太阳，是因为被太阳的风吹”的观点。如果下次有大的彗星过来，大家可以仔细看一看，会注意到彗星那个扫帚一样的“尾巴”并不是一直甩在飞行方向的身后，而是总是指向太阳的反方向。比尔曼认为这一现象观测表明，太阳上可能不断吹出一些东西，就像地球上的风一样，吹拂了彗星挥发物，所以彗星的尾巴是始终存在的。

但芝加哥大学的科学家们并不接受这一观点，约翰·辛普森教授(John Simpson)认为，也可能只是偶然的太阳喷出物经过了彗星，不断向外流淌的太阳物质与权威理论相悖。于是，他让自己的学生尤金・帕克——也就是我们要讲的主角——检查是不是彗星的观测或者比尔曼的解释有缺陷。

彗星的尾巴并不拖在飞行方向后方（沿着白色直线），而是朝向太阳反方向

（图片来源：http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20180816/413a38a6720a4a71918a410d117fe3cf.jpg）

当时在科学界默默无闻的帕克，进行了扎实的数学计算。他发现，如果遵从查普曼的静止太阳大气猜想，根据计算的太阳日冕温度，按照相应的物理规律算下来，太阳的引力可拉不住温度这么高的气体往外跑，把公式往无穷远的方向推导，得到的结果在无限远的地方，太阳气体还有一定的压力推着气体往外跑，是“静止”不下来的，而且岂不是无限远处有无限多的物质？

这一矛盾显然在数学上是说不通的，再加上比尔曼观测到的现象，都让帕克对查普曼的理论有了怀疑。于是，帕克有了新的想法。他认为，由于太阳日冕底部的高温，日冕中存在着比较大的压强梯度力，在此作用下，太阳大气的粒子逃脱了太阳引力的束缚向外流出后，速度是逐渐增大的！粒子速度被逐渐加速，并最终达到超声速，在地球附近的速度能够达到数百公里每秒。

大家觉得这个观点是不是很奇怪，太阳物质都已经离开了太阳，没有东西加速它，相反，还有太阳的引力向后拖住它，怎么可能越跑越快呢？然而，数学方程确实导出了这样的结论。帕克把它叫做“太阳风”（solar wind），它是时刻不停从太阳上向外流出的。尽管受到实验室专家们的反对，帕克把自己的观点写成了学术论文。

1958年帕克关于太阳风的论文（https://doi.org/10.1086/146579）

查普曼是当时学术界的权威，笃信他观点的人很多，帕克的论文受到了打压。而且，方程计算的太阳风一直不达到超声速，似乎也说得通，再加上人类还没有开展对太阳风的探测，一切争论都停留在想象中，帕克的观点很容易被攻击。

实践是检验真理的唯一标准。1959年，苏联成功发射前往探月的“月球3号”，探测器发现了持续的带电粒子流；1961年，美国的“探测者10号”卫星在地球磁层之外发现了速度约为300公里/秒的带电粒子流；1962年，“水手2号”在远离地球和太阳的地方持续观测到带电粒子流，速度高达400-700公里/秒，速度不断变化但持续不断。这些“太阳风”的直接观测证明了，查普曼的静止太阳大气假想是错的，帕克的膨胀太阳大气观点很可能是正确的。

太阳风示意图（图片来源：NASA's Goddard Space Flight Center/CILab）

这时，科学家们想起了帕克那篇无人问津的论文，纷纷引用并在此基础上对太阳进行进一步的理论分析。帕克的理论帮助巩固了人类对太阳抛出的带电粒子流的理解，创造了“太阳风”这一术语，并创造了解释太阳磁场形状的模型。基本上，我们现在对太阳大气的认识，都起源于帕克当年的数学推导以及对真理的坚持，说他是太阳大气和太阳风研究之父，毫不为过。

“帕克”号太阳探测器命名仪式上的帕克本人（图片来源：NASA）

一开始，帕克太阳探测器的名字仅仅是“太阳探测器”（Solar Probe Plus），平淡无奇，后来改成了 “帕克”号（Parker Solar Probe）。据帕克回忆，有一天他接到朋友的电话，说他们正在商量将一枚用于研究太阳风的探测器以“帕克”命名，他欣然同意，于是便有了以还在世的科学家之名命名的故事。

帕克走了，但“帕克”号太阳探测器将会继续探测它在太阳周围遇到的高能粒子、等离子体、磁场、波和尘埃，探索和观测太阳外部，继续了解太阳风——这个由帕克亲自命名的事物。

“帕克”号以极速飞抵太阳示意图（图片来源：NASA）

文中全部图片来源于网络

作者 | 王铮  空间天气学国家重点实验室 助理研究员

科学审核 |  刘勇  空间天气学国家重点实验室 研究员

监制 | 一颗橙子

转载内容仅代表作者观点

不代表中科院物理所立场

如需转载请联系原公众号

来源：国家空间科学中心

编辑：just_iu