从太阳到地球，一颗小小粒子的亿点征途

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太阳集中了整个太阳系总体质量的99.86%，其中有着氢、氦、氮、碳、氧、铁、镁、硅、钙、钠等几十种元素组成的数不清的微观粒子，而我们故事的主角就是其中普通的一个小小粒子。

在它的脚下，太阳内部熊熊不息的核聚变反应给表面以上的气体提供了庞大的能量。在太阳中心1500万度的核反应区，每秒钟有6亿吨的氢发生氢弹那样的核聚变反应，相当于约1亿头非洲大象；反应区向外释放的各种电磁辐射和粒子流，被外圈的辐射区吸收放射、被对流层物质交换，最终达到5700开氏温度的太阳表面，也就是人们常说的“6千度”温度的太阳光球层，在这之上是发光、透明的太阳大气。

我们的主角在这些能量的鼓舞下，飞得更快，也想飞得更高。当它飞到500公里高度时，温度略微下降到4300度，但在接下来两三千公里高的色球层旅途中上升到1万度。色球层往上的一千公里的过渡区，小小粒子似乎从飞机换成了火箭，温度快速从1万度上升到50万度。经过这次陡增之后，再上升到大约1万到2万公里高，温度可达150万度，这里被称为日冕，厚度有几百万公里。100万度是我们平时生活难以接触的温度，比如铝在2467摄氏度变成气体，而铁在2750摄氏度变成气体。

粒子想，天空才是它的极限。但太阳强有力的磁场，就像笼子坚固的栅栏，把这些粒子牢牢的限制在太阳周围。一些太阳物质只能沿着磁场弯曲的线流动，形成了像耳朵一样的日珥。不过，粒子还是找到了突破口。在一些地方，例如冕洞，太阳上伸出的磁力线没有折回太阳，好比一条打开、伸向远方的铁路，太阳大气就在膨胀中向着宇宙喷发而出。粒子搭上了这辆名为太阳风的“列车”，它的目的地是——蔚蓝的地球。

极紫外辐射拍照中的日珥

这条路长达1.5亿公里，如果坐500公里每小时的高铁，大约要走34年。然而，太阳风却有着神奇的动力，在冕洞底部“发车”时的速度大约每秒16公里，但它出发后的一段路程速度会越来越快，当到达地球附近时，速度可以达到每秒300至400公里，甚至更快。咱们高铁一小时跑的路，太阳风一秒钟就跑了。因此，这段路程几天就可以抵达。

早在太阳风之前，太阳的电磁辐射、高能粒子辐射、日冕物质抛射等更快速的先锋团已经抢先到达地球，最快的太阳辐射是光速，只花了8分钟路途，而慢的粒子流也只需要两三天。但当我们主角的粒子搭着太阳风拍马赶到的时候，却发现自己进不了地球的大门。

首先是在速度高达每秒300至400公里的太阳风当中，地球就好像河水中静止的小石子。太阳风的速度超过了扰动在其中传播能达到的速度，也就是类比于咱们说话时声音在空气中传播的声速，这就使得地球周围的太阳风会经历一个“急刹车”，发生密度、速度的突变，这种强烈的压缩形成一种波，叫做激波，也叫冲击波，这种波在超音速飞机周围也会出现。地球周围相对于太阳风的激波，从侧面看是弯曲的弧线，故而叫做弓形激波。我们主角的粒子在这里不得不减速，就好像排队安检的人一样，等待进入地球的许可。

过了弓形激波之后，粒子发现自己在地球周围也遇到了磁场这一“卫兵”。地球的磁力线从南极伸出来，从北极流进去，在地球周围磁场方向从南向北，让地球看上去好像一颗南瓜。组成太阳风的粒子带有正负电荷，并保持了它们离开时的太阳磁场，这被称为磁冻结，而磁场碰到磁场是互不相让、不能穿越的，因此，太阳风被地球磁场阻拦在外边。

太阳风和地磁场的“较量”

冻结的磁场带来了另一个可能性，就是磁场打破之后重新连接，叫做磁重联。如果冻结的太阳磁场方向从北向南，与地球磁场相反，粒子跟随着太阳风，经过与地球磁场的碰撞，北边的磁力线与地球北边的磁力线重联成一根，南边也是如此，磁力线一下子就变成了一个发卡一样的弧形，包裹着这些太阳风粒子向地球的南北飞去，并在磁力的作用下一路甩到地球背阳面的上百万公里的远处，比月亮还远。在这么远的地方，太阳风的粒子再次汇聚，此时北边的磁力线指向地球，南边的磁力线远离地球，又是相反的方向，又一次发生磁重联，这些太阳风粒子一部分远离地球而去，另一部分幸运儿就被地球磁场裹到里面。

这一次我们主角的粒子像被弹弓弹射一样，冲向梦想中的地球，但是它又经历了新的电磁活动。遗憾的是，它在这上百万公里旅途中的经历，我们的科学家还没有完全搞明白。理论上讲，它应该是在地球周围10万公里附近汇聚进地球周围的电流，并在合适的时机，沿着地球的磁力线沉降到南北极。历尽千辛万苦，粒子终于来到了地球，来到了我们的家。