2008年07月05日 13:42
《自然》封面：旅行者二號飛越日球層
2008年7月3日出版的國際權威學術刊物《自然》（Nature）發表了中科院空間天氣學國家重點實驗室客座研究員、美國麻省理工學院“旅行者二號”飛船等離子體探測器首席科學家John Richardson，哈佛大學天體物理中心Justin Kasper和空間天氣學國家重點實驗室王赤研究員等利用“旅行者二號”探測數據和數值模型研究太陽風邊緣的終止激波特性的最新成果。
在太陽日冕層高溫的作用下，太陽大氣的帶電粒子將掙脫太陽引力的束縛，形成向行星際空間流動的等離子體流，稱之為太陽風。太陽風與星際介質之間將形成壓力平衡的日球層頂，構成太陽風和恒星際等離子體的交界面。超聲速的太陽風在日球層頂內側形成一個終止激波。2007年8月30日，經過30年的長途跋涉，“旅行者二號”飛船在離地球85個天文單位（1個天文單位是地球與太陽之間的平均距離，即1.5億公里）處對終止激波進行了就地直接觀測，這是人類歷史上第一次傳回太陽系邊緣的資訊。
由於太陽風動壓的變化和波動的影響，終止激波並不是靜止不動的，而是沿徑向來回運動，造成多次跨越“旅行者二號”飛船。通過對探測數據的詳細分析，得到了新的重要發現：（1）一般而言，激波會將超聲速（馬赫數大於1）的流體變為亞聲速（馬赫數小於1），而終止激波的下游仍然是超聲速流動；（2）下游等離子體的溫度比理論預期值低10倍以上。之所以產生與我們熟悉的激波特性的不一致的主要原因是由於星際介質中存在著大量的中性成分。這些中性成分（主要是中性氫原子）與電離的太陽風質子通過電荷交換產生新生離子（Pickup Ions）。太陽風動能減少產生的能量大部分供給了新生粒子，只有少部分能量用來加熱太陽風等離子體，從而造成終止激波下游太陽風等離子體的溫度比預期值偏低，從而聲速變小，導致終止激波的下游馬赫數仍然大於1。隨著“旅行者二號”飛船繼續在日球鞘區內探索，越來越多的太陽系邊緣的自然奧秘將被人類揭示。
