太陽的太陽風幾乎影響太陽系中的一切。它可以破壞地球衛星的功能，并創造極光的光。

威斯康星大學麥迪遜分校物理學家的一項新研究模擬了實驗室中的太陽風，證實了它們如何開發并為未來的太陽物理研究提供了一個地球模型。

我們的太陽基本上是一個熱等離子體的大球 - 一種由電離氣體組成的能量狀物質。隨著太陽旋轉，等離子體也會旋轉。太陽核心中的等離子體運動產生充滿太陽大氣的磁場。距離太陽表面一定距離，稱為阿爾芬地面，這個磁場減弱，等離子體從太陽中脫離，形成太陽風。

“太陽風變化很大，但基本上有兩種類型：快速和慢速，”威斯康星大學麥迪遜分校物理系研究生，該研究的主要作者，7月29日在線發表于“ 自然物理學”雜志上。“衛星任務已經很好地記錄了快速風的來源，因此我們試圖具體研究緩慢的太陽風如何產生以及它在向地球傳播時如何演變。”

彼得森和他的同事，包括物理學教授卡里森林，可能無法直接進入太陽的大等離子球，但他們確實可以獲得下一個最好的東西：大紅球。

Big Red Ball是一個三米寬的空心球體，中心有一個強磁鐵，里面有各種探頭。研究人員將氦氣泵入，電離以產生等離子體，然后施加電流，與磁場一起攪拌等離子體，產生近乎完美的旋轉等離子體和太陽電磁場的模擬。

通過它們的微型太陽，研究人員可以在球內的許多點進行測量，使他們能夠在三維空間中研究太陽現象。

首先，他們能夠重建Parker Spiral，這是一個充滿整個太陽系的磁場，以最初描述太陽風的科學家命名。在Alfvén表面下方，磁場從太陽直接輻射出來。但在那個表面，太陽風動力學接管，將磁場拖入螺旋狀。

“衛星測量與Parker Spiral模型非常一致，但一次只能在一個點上進行，因此您無法像在實驗室中那樣同時制作大型地圖。” 彼得森說。“我們的實驗測量證實了帕克關于它是如何通過這些等離子體流動產生的理論。”

研究人員還能夠確定太陽的等離子體“打嗝”的來源，即小的，周期性的等離子體噴射，為緩慢的太陽風提供燃料。通過等離子旋轉，他們探測了磁場和等離子體的速度。他們的數據映射了等離子體移動得足夠快的區域，磁場足夠弱，等離子體可能會斷裂并徑向噴射。

彼得森說：“衛星可以觀察到這些噴射，但沒有人知道是什么驅使它們。” “我們在實驗中看到了非常相似的打嗝，并確定了它們的發展方式。”

研究人員強調，他們的地球實驗補充但不替代衛星任務。例如，2018年8月推出的派克太陽能探測器預計將達到甚至低于阿爾芬地面。它將提供以前從未獲得的太陽風的直接測量。

“我們的工作表明，實驗室實驗也可以得到這些過程的基本物理學，”彼得森說。“因為大紅球現在被資助為用戶設施，它向科學界說：如果你想研究太陽風的物理學，你可以在這里做到這一點。”