摘要：如果这看起来没什么大不了的，请考虑一下你所见过的每一张太阳图像都是从我们恒星的赤道周围拍摄的。这是因为地球、其他太阳系行星和所有其他现代航天器都在一个称为“黄道平面”的扁平圆盘中围绕太阳运行。
欧洲航天局的太阳轨道飞行器（Solar Orbiter）拍摄了人类有史以来第一张太阳两极的图像。
如果这看起来没什么大不了的，请考虑一下你所见过的每一张太阳图像都是从我们恒星的赤道周围拍摄的。这是因为地球、其他太阳系行星和所有其他现代航天器都在一个称为“黄道平面”的扁平圆盘中围绕太阳运行。
然而，欧洲航天局 （ESA） 的这项太阳轨道任务的执行方式略有不同，它将其轨道倾斜到该飞机之外。这使得 Solar Orbiter 能够以全新的方式从全新的角度对太阳进行成像。
拍摄的太阳南极图像是在 2025 年 3 月 16 日至 17 日期间使用太阳轨道飞行器的偏振和日震成像仪 （PHI）、极紫外成像仪 （EUI） 和日冕环境光谱成像仪 （SPICE） 仪器拍摄的。它们构成了人类有史以来第一次看到太阳两极。这是太阳轨道飞行器任务的首次高角度太阳观测活动，在太阳赤道以下 15 度的角度进行。在拍摄这些图像后仅几天，欧洲航天局（ESA）航天器就达到了17度的最大视角，目前它正处于这个角度，因为它正在对我们的恒星进行第一次 “极对极 ”的轨道。
“航天器通常在称为黄道平面的扁平圆盘上绕太阳运行，就像我们太阳系中的大多数行星一样。这是发射和维持轨道的最节能方式，“太阳轨道飞行器极紫外成像仪的联合首席负责人、伦敦大学学院 （UCL） 穆拉德空间科学实验室的哈米什·里德 （Hamish Reid） 在给 Space.com 的一份声明中说。 “这些太阳能极的第一批图像只是一个开始。在接下来的几年里，发现科学有广阔的空间。
“我们不确定我们会发现什么，我们很可能会看到我们以前不知道的东西。”与此同时，EUI 在紫外线下对我们的恒星进行成像，这使科学家能够研究太阳外层大气中的过热等离子体，即日冕，其温度可高达 540 万华氏度（约 300 万摄氏度）。
这可以帮助太阳能科学家确定日冕如何达到比太阳表面（光球层）高得多的温度，尽管它离太阳核心要远得多，而太阳的绝大多数热量都是从那里产生的。
太阳轨道飞行器的 SPICE 仪器负责上图中底行图像，能够捕获太阳表面上方不同温度的等离子体发出的光。这有助于模拟太阳大气的不同层。比较这三种不同但互补的太阳观测方法应该可以让太阳能科学家绘制通过太阳外层的物质流动图。这项工作可能会揭示迄今为止未被发现的和意想不到的运动模式，例如太阳两极周围的漩涡，类似于在金星和土星两极上方发现的漩涡。这一切都是为了未来，那么到目前为止，这种开创性的太阳观测方法揭示了什么呢？太阳南极的磁力变得混乱太阳轨道飞行器绕太阳轨道移动的主要目的是更完整地了解我们恒星的磁活动。这可能有助于解释太阳的 11 年周期，即在两极翻转并开始新周期之前，其活动向太阳极大期增加。“能够观测两极对于了解太阳磁场如何在全球范围内运作至关重要，这导致太阳的活动以 11 年为周期，”伦敦大学学院 Mullard 空间科学实验室的 Lucie Green 说，她自 2005 年以来一直与太阳轨道飞行器合作。“我们将看到以前未观察到的高纬度流，它们将磁性元素带到极地地区，并在此过程中为下一个太阳周期播下基础种子。”事实上，这种方法已经揭示了我们不知道的关于我们恒星最南端区域及其磁力的信息。
“我们不知道这些第一次观测究竟会发生什么——太阳的两极实际上是未知的，”马克斯·普朗克太阳系研究所 （MPS） PHI 仪器团队的负责人萨米·索兰基 （Sami Solanki） 在一份声明中说。太阳轨道飞行器上的 PHI 仪器看到的太阳南极的磁力。颜色（红色/蓝色）越深，磁场越强（图片来源：ESA & NASA/Solar Orbiter/PHI Team， J. Hirzberger （MPS））虽然标准磁场具有明确的北极和南极，但这些新的观测表明，北极和南极都位于太阳的南极。
这似乎发生在太阳的最大值，当太阳的两极即将翻转时。在这种磁极交换之后，北极和南极的磁场将在太阳极小期期间保持有序的单极性，直到下一个 11 年周期内的太阳极大期。
太阳磁力图的颜色（红色/蓝色）越深，从太阳轨道飞行器到太阳的视线沿线的磁场就越强。（图片来源：SA & NASA/Solar Orbiter/PHI Team， J. Hirzberger （MPS））“这种积累究竟是如何发生的仍不完全清楚，因此 Solar Orbiter 在正确的时间到达了高纬度地区，从其独特和有利的角度跟踪整个过程，”Solanki 说。
太阳轨道飞行器的观测还揭示了，虽然太阳赤道（太阳黑子出现最多的地方）拥有最强的磁场，但位于我们恒星两极的赤道具有复杂且不断变化的结构。物质在太阳中的运动太阳轨道飞行器的 SPICE 仪器为欧洲航天局航天器提供了另一个第一，使科学家能够在元素穿过太阳时通过其独特的发射来跟踪元素。追踪氢、碳、氧、氖和镁等元素的特定光谱线，这一过程称为“多普勒测量”，揭示了物质如何流经太阳的不同层。太阳轨道飞行器还允许科学家测量碳原子以羽流和射流形式从太阳喷射时的速度。“太阳轨道的新有利位置将让我们更全面地了解太阳风如何膨胀，在太阳及其行星周围形成一个巨大的气泡，称为日球层，”伦敦大学学院太阳风分析仪和穆拉德空间科学实验室研究员克里斯·欧文在给 Space.com 的一份声明中说。“我们现在将在三维空间中看到这种情况，增强我们只在黄道平面上观察所得到的单个切片。”
太阳的南极，左侧的辐射图显示了碳离子团块，右侧的多普勒图显示了带电粒子（图片来源：ESA & NASA/Solar Orbiter/SPICE团队，M. Janvier （ESA） & J. Plowman （SwRI））SPICE 团队负责人、巴黎萨克雷大学的 Frédéric Auchère 解释说，其他太阳轨道任务对从太阳流出的太阳风的多普勒测量受到了影响，因为它们只能获得太阳两极的掠过视图。“现在使用 Solar Orbiter 可以从高纬度进行测量，这将是太阳物理学的一场革命，”Auchère 补充道。也许 Solar Orbiter 的这些结果最令人兴奋的元素是，最好的还没有到来。
这些初始数据尚未得到全面分析，例如，已经捕获了太阳北极的图像，但尚未下载。此外，欧洲航天局任务于 2025 年 2 月开始的第一次完整的“两极到极”太阳轨道的数据要到 2025 年 10 月才能到达地球。“这只是 Solar Orbiter '通往天堂的阶梯'的第一步。在未来几年，航天器将进一步爬出黄道平面，以便更好地观察太阳的极地区域，“欧洲航天局的太阳轨道飞行器项目科学家丹尼尔·穆勒说。“这些数据将改变我们对太阳磁场、太阳风和太阳活动的理解。” 来源：当代生命哲学家一点号
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