太阳突发现象内部湍流成像

美国海军研究实验室（NRL）领导的Wide-field Imager for Parker Solar Probe（WISPR）科学团队利用NASA的Parker Solar Probe（PSP）任务上的WISPR望远镜捕获了日冕物质抛射（CME）与环绕太阳风相互作用时湍流发展的图像。这一发现在《天体物理杂志》上有所报道。

WISPR望远镜是由NRL建造，由约翰霍普金斯大学应用物理实验室（JHUAPL）运营的，利用其独特的位置在太阳大气内，以前所未有的细节捕捉了CME与背景环绕太阳风的相互作用。其中一台望远镜的图像显示出类似湍流涡旋的结构，即所谓的Kelvin-Helmholtz不稳定性（KHI）。这种结构曾在地球大气中被拍摄为新月形波状云层，是云层上下层之间强风切变的结果。虽然这种现象很少被拍摄到，但在流体流动界面上的恰当条件下，它们被认为会定期发生。

WISPR团队的初级成员Evangelos Paouris博士发现了KHI结构，并进行了深入调查以验证这些结构确实是KHI波。研究结果不仅报告了这种极其罕见的现象，甚至在地球上也很罕见，而且还为民用和国防社区开辟了一个重要的调查窗口。

这项发现为更好地理解CME传播及其与环绕太阳风的相互作用打开了新窗口，WISPR/PSP直接观察到了KHI等非凡瞬息现象，这将有助于更准确地预测CME接近地球及其对民用和国防空间资产的影响，从而保障社会和战士的安全。

WISPR是NASA Parker Solar Probe任务上唯一的成像仪器。该仪器由NRL设计、开发和领导，记录太阳冕和太阳喷流的可见光图像，通过两个重叠的摄像头观察了超过100度的太阳角宽度。该任务比任何其他任务都更靠近太阳，使用一系列金星飞越逐渐将其近日点从2018年的36个太阳半径降低到2025年的9.5个太阳半径。该任务将于2024年3月30日进行第19次近日点飞越，距离太阳中心11.5个太阳半径。

通过观察数据，团队发现Kelvin-Helmholtz不稳定性在CME和环绕风之间的边界激发，因为两者流速明显不同。对于Kelvin-Helmholtz不稳定性的预测，分析了所得的类似于涡旋的结构，并提出关于此环境中必须具备的局部磁场强度和密度的推论。