漯河 張景倫
摘要 假設(shè)以太以氣體的形式存在于宇宙之中，其密度為1.257x10-6 kg/m3，溫度為2.725 K，壓強(qiáng)為6.78x1010 Pa。本文試圖引入以太來說明太陽風(fēng)是如何形成的，所得出的結(jié)論是：太陽風(fēng)是一種以以太為主體的渦旋和噴流。
關(guān)鍵詞：以太，太陽風(fēng)，渦旋，噴流
1. 以太的性質(zhì)
這里只給出以太與空氣的比較表，詳情請參閱《以太的性質(zhì)與運(yùn)動(dòng)》第二章。
表1.以太與空氣的比較
參數(shù) | 空氣(0?C, 1 atm) | 以太(T = 2.725 K) | 關(guān)系 |
靜態(tài)密度ρ0 (kg/m3) | 1.29 | 1.257 × 10-6 | |
靜態(tài)壓強(qiáng)P0 (Pa) | 1.01 × 105 | 6.78 × 1010 | |
比熱比γ | 1.40 | 1.67 | |
傳播速度c (m/s) | 332 | 3.0 × 108 |
|
體積彈性模量P (Pa) | 1.43 × 105 | 1.13 × 1011 |
|
波阻抗Z(?) | 427.6 | 376.7 |
|
體積壓縮系數(shù)β (Pa? 1) | 7.0 × 10-6 | 8.85 × 10-12 | = 1/E |
最大輻射處波長λ (m) | 1.06 × 10-5 | 1.06 × 10-3 | = b/T |
粒子最可幾速度vp (m/s) | 395 | 3.28 × 108 | = |
粒子平均質(zhì)量m (kg) | 4.81 × 10-26 | 6.974 × 10-40 |
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每立方米粒子個(gè)數(shù)N(m-3) | 2.69 × 1025 | 1.8 × 1033 |
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氣體常數(shù)R（J/mol.K) | 8.31 | 8.31 |
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粒子平均平動(dòng)動(dòng)能E (J) | 5.67 × 10-21 | 5.67 × 10-23 | = 1.5kT |
2. 太陽風(fēng)的形成
2.1. 渦旋與噴流
在任何流體中（包括等離子體），渦旋與噴流是常見的自然現(xiàn)象，二者相輔相成，渦旋可以產(chǎn)生噴流，噴流也可產(chǎn)生渦旋。
2.1.1. 太陽黑子
太陽黑子，是指太陽的光球表面一些暗的區(qū)域，是太陽表面可以看到的最突出的現(xiàn)象。主流認(rèn)為：太陽黑子是磁場的聚集之處，是強(qiáng)磁場浮現(xiàn)到太陽表面所產(chǎn)生的。但是，強(qiáng)磁場是從哪里來的？誰也不知道。
本文認(rèn)為：太陽黑子就是一個(gè)渦旋，其噴流向下，與地球上水面的渦旋具有相似的原理（特別是存在水下暗河時(shí)）。太陽黑子是一種凹陷的流體，在太陽的光球?qū)由?，它就是旋渦狀的氣流，像是一個(gè)淺盤，中間下凹，由于它是向下流動(dòng)的流體，溫度較低，因此看起來是黑色的。一個(gè)發(fā)展完全的黑子由較暗的核和周圍較亮的部分構(gòu)成，中間凹陷大約500千米。如圖1所示
圖1.太陽黑子的渦旋（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）
太陽黑子應(yīng)該是內(nèi)部對流在太陽表面的反映，寧靜時(shí)期的對流，在太陽表面的反映是米粒結(jié)構(gòu)，當(dāng)太陽活動(dòng)增強(qiáng)時(shí)，對流的結(jié)構(gòu)尺度變大，其中下降部分在表面的反映就是黑子（米粒結(jié)構(gòu)的邊緣部分其實(shí)也是黑子），而上升部分在表面的反映是耀斑、日珥、日冕物質(zhì)拋射等。必須說明的是，磁場是黑子產(chǎn)生的，并不是磁場產(chǎn)生的黑子，因?yàn)榇艌鍪请妶龅倪\(yùn)動(dòng)效應(yīng)，沒有電場的運(yùn)動(dòng)就沒有磁場。太陽表面的流體向內(nèi)部運(yùn)動(dòng)時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生渦旋，在科里奧力的影響下，其渦旋方向是一定的，如果流體是中性的，黑子就沒有磁場，但如果流體帶電，磁場就有一定的方向性。不是磁場產(chǎn)生了黑子，而是黑子的渦旋產(chǎn)生了磁場，這一點(diǎn)特別重要。黑子的磁場強(qiáng)度與凈電荷有關(guān)，正負(fù)電荷數(shù)相等的黑子就沒有磁場，黑子的磁場還與它的旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)，沒有旋轉(zhuǎn)速度就沒有磁場，如圖2所示，旋轉(zhuǎn)不明顯的黑子磁場就比較弱。
圖2.磁場較弱的黑子（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）
太陽黑子與地球上的熱帶氣旋也有一定的相似性，太陽黑子就是倒過來的氣旋，與熱帶氣旋的結(jié)構(gòu)高度相似，周圍的氣流下降，但中心的氣流上升，因此，高速旋轉(zhuǎn)的黑子具有“亮墻”結(jié)構(gòu)，如圖3所示。
圖3.高速旋轉(zhuǎn)的黑子具有“亮墻”結(jié)構(gòu)（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）
2.1.2. 太陽耀斑
太陽耀斑是太陽表面局部區(qū)域大規(guī)模的能量釋放過程，能引起局部區(qū)域瞬時(shí)加熱，所輻射出的光波長橫跨整個(gè)電磁波譜。
太陽耀斑是太陽內(nèi)部向外對流的一種表現(xiàn)，是從太陽內(nèi)部涌出的高溫流體，與太陽黑子的流動(dòng)方向恰好相反，太陽耀斑也可視為光球?qū)又械臏u旋和噴流，一般情況下，耀斑與黑子是共生體，與黑子出現(xiàn)的時(shí)間和地點(diǎn)相對應(yīng)，如圖4所示。
圖4.同一區(qū)域同一時(shí)間不同波長下的黑子與耀斑。左上是白光成像，右上是304埃成像，左下是171埃成像，右下是131埃成像（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
與黑子不同的是：由于耀斑的上空能產(chǎn)生渦旋和噴流，可以迅速帶走熱量，因此，耀斑是間歇性的。從171埃成像中可以看出：從耀斑處出來的絲狀物就是渦旋和噴流，但為什么這種噴流是拱形結(jié)構(gòu)呢？可以作如下猜測：從對流層出來的等離子體并不是中性的，也就是說，各個(gè)耀斑中正負(fù)電荷數(shù)并不是完全相等，如果質(zhì)子數(shù)較多，噴流就表現(xiàn)出帶正電，如果電子數(shù)較多，噴流就表現(xiàn)出帶負(fù)電，假設(shè)各個(gè)噴流的旋轉(zhuǎn)方向相同，則各個(gè)噴流的磁極性也就不會(huì)相同（其N極方向符合右手定則）。由于電場力比磁場力大很多倍，與其說噴流按照磁力線運(yùn)動(dòng)，還不如說噴流是按照電力線運(yùn)動(dòng)的，因?yàn)閲娏鞯穆潼c(diǎn)處不一定存在磁極（指渦旋的中心，噴流的起始點(diǎn)一般在渦旋的中心，也是溫度的峰值點(diǎn)）。
2.1.3. 針狀體
太陽的色球?qū)邮怯稍S多細(xì)舌組成的，這些火舌被天文學(xué)家比喻成“燃燒的草原”，或者說它是“火的海洋”，許多細(xì)小的火舌在不停地跳動(dòng)著，這些火舌就稱為針狀體，如圖5所示。在色球?qū)?，不時(shí)地還有一束束火柱躥起來很高，這些躥得很高的火柱叫做日珥，日珥也屬于針狀體，只是體型較大，日珥一般在對流的中心部位，溫度也比較高。
圖5.古迪太陽望遠(yuǎn)鏡拍攝的針狀體（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
在地球上，也存在同樣的現(xiàn)象，較低的部分也類似于針狀體，較高的部分類似于日珥，稱為火龍卷，如圖6所示。
圖6.地球上的火龍卷（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
太陽上的針狀體與地球上燃燒的草原具有相同的原理，都是一個(gè)個(gè)的渦旋，地球上的渦旋，其主體是空氣，而太陽上的渦旋，其主體是處于激發(fā)狀態(tài)下（其軌道角動(dòng)量為2?）的氫原子。針狀體起源于色球?qū)拥牡撞浚嗵柋砻婕s500 Km，其典型高度約為2000 Km，典型半徑約250 Km，如圖7所示。
圖7.針狀體的想象圖（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
2.2. 太陽風(fēng)的形成
2.2.1. 形成的步驟
太陽風(fēng)是指從太陽上層大氣射出的等離子體流，但太陽風(fēng)的形成卻是在色球?qū)雍腿彰釋樱òㄟ^渡層），可分為兩種情況：
A. 在太陽寧靜期，太陽風(fēng)的形成可分為兩個(gè)步驟：
第一步，在色球?qū)?，一個(gè)個(gè)的針狀體就是太陽風(fēng)的起源，在任何時(shí)間，太陽表面都有約300,000個(gè)針狀體，一個(gè)典型的針狀體可以伸展到光球之上2500公里的高度，在這個(gè)高度上，氫原子的向上運(yùn)動(dòng)速度可以達(dá)到20 km/s，需要說明的是：這個(gè)速度并不是熱運(yùn)動(dòng)速度（粒子的熱運(yùn)動(dòng)是各向同性的），而是由于渦旋引起的噴流速度（具有方向性），與氣體的實(shí)際溫度無關(guān)。
太陽上的針狀體，其實(shí)就是一個(gè)個(gè)的渦旋所產(chǎn)生的噴流。在地球上，即使是篝火，也會(huì)產(chǎn)生小規(guī)模的漩渦，地球上的火龍卷，其火柱可達(dá)100多米。正是渦旋產(chǎn)生的噴流才使氫原子的速度隨著高度增加而增大，需要說明的是：氫原子的速度隨著高度增加而增大，指的是渦旋上方的局部區(qū)域，而沒有渦旋的區(qū)域，原子的熱運(yùn)動(dòng)速度是隨著高度增加而減小。由于氣體的溫度指的是熱運(yùn)動(dòng)速度，而相對以太速度高的原子只是占一小部分（約為1/10），但我們所看到的只是溫度高的那一部分，而溫度低的部分卻看不見。舉一個(gè)例子，在一個(gè)1立方米的空間中，均勻地放置10根燃燒的蠟燭，如果從遠(yuǎn)處看，我們只能看到蠟燭周圍的空氣發(fā)光，根據(jù)光譜，我們可以判定這個(gè)1立方米空間中的空氣溫度為500 0C，但實(shí)際上，這個(gè)溫度只是火焰周圍的溫度，而空氣的平均溫度可能只有40 0C。在色球中，一個(gè)針狀物就相當(dāng)于一根蠟燭。
從圖5中可以看出：除了針狀體底部和倒Y型結(jié)構(gòu)處的增亮外，其他部分均表現(xiàn)為吸收特征，說明了大部分的氣體溫度都很低。美國太陽動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)衛(wèi)星(SDO)上搭載的大氣成像望遠(yuǎn)鏡(AIA)進(jìn)行的觀測顯示，針狀物上端出現(xiàn)了增強(qiáng)的171納米輻射，表明高溫只出現(xiàn)在針狀物的上端。
可見，色球?qū)又械臏囟认碌蜕细咧皇且环N假象，氣體的平均溫度應(yīng)該是隨著高度的升高而下降。本文認(rèn)為：色球?qū)拥臏囟葢?yīng)該在4500—2500度之間，其原因是：首先，氣體的溫度不能太高，否則氫原子將會(huì)大量電離，所發(fā)出6562.8埃的氫線不可能很強(qiáng)，其次，溫度也不能太低，否則氫原子電離太少，也不能發(fā)出較強(qiáng)的6562.8埃氫線。在色球?qū)?，原子的熱運(yùn)動(dòng)速度約為10--8 km/s，而噴流中的速度約為10--20km/s，色球中的實(shí)際溫度是逐漸下降的，但噴流中的速度卻是逐漸上升的，因此我們所觀察到的譜線溫度也是上升的。
太陽風(fēng)在色球中的產(chǎn)生過程與以太關(guān)系不大，因?yàn)樯虻讓拥臍怏w密度比以太的密度大，氫原子氣體是渦旋的主體。
第二步，在日冕層，是指距太陽表面2500 km以上的區(qū)域，隨著氫原子的密度逐漸下降，當(dāng)以太的密度（1.26x10-6kg/m3）大于原子的密度時(shí)，以太將起主導(dǎo)作用。
在日冕層，也能產(chǎn)生渦旋和噴流，但主體發(fā)生了變化，其渦旋原理與地球上的熱帶風(fēng)暴相似，以太相當(dāng)于空氣，而氫原子相當(dāng)于水蒸汽。在這里，氫原子從色球中升起，像水蒸汽從海面上升起一樣，攪動(dòng)著以太形成渦旋，這個(gè)渦旋又會(huì)使氫原子以螺旋的方式加速上升，形成噴流。由于以太看不見，而且激態(tài)的氫原子在高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下所發(fā)出的并不是6562.8埃的氫線（譜線頻率就是核外電子的軌道頻率，與氫原子的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，但譜線頻率并不與運(yùn)動(dòng)速度成線性關(guān)系，而是離散的，當(dāng)相對以太的速度達(dá)到一定值時(shí)，原子就會(huì)電離），因此，我們觀察不到這個(gè)渦旋，也觀察不到原子運(yùn)動(dòng)的軌跡。
總之，在太陽的寧靜期，太陽風(fēng)的加速過程可分為上下兩個(gè)部分，下層的加速動(dòng)力來自于光球?qū)拥臒崃?，類似于火龍卷，上層的加速?dòng)力來自于下層的粒子速度，類似于水龍卷。太陽表面的溫度并不是均衡的，溫度高的地方產(chǎn)生的太陽風(fēng)流量大，速度高，而溫度低的地方則相反?？傮w上，赤道附近的溫度較高，兩極的溫度較低，這可能與太陽中的子午流有關(guān)，這也可能是寧靜期間的日冕X光成像為橢圓的原因。
B. 在太陽活動(dòng)期，太陽風(fēng)的形成也可分為兩個(gè)步驟
太陽活動(dòng)期是指太陽對流比較明顯的時(shí)間，其表現(xiàn)就是太陽表面會(huì)出現(xiàn)黑子與耀斑，黑子與耀斑可以看作是太陽對流中的兩個(gè)端點(diǎn)，爆發(fā)日珥可以看作是耀斑的一種表現(xiàn)形式（外層是色球?qū)又械奈镔|(zhì)，具有6562.8埃的氫線），是耀斑產(chǎn)生的氣浪把色球?qū)又械奈镔|(zhì)拋入空中，而日冕物質(zhì)拋射可以看作是第二次爆發(fā)的日珥，與第一次不同的是，色球?qū)拥臏囟纫呀?jīng)被第一爆發(fā)所加熱，6562.8埃的氫線已不存在。耀斑的強(qiáng)度與太陽對流的強(qiáng)度成正比，對流越強(qiáng)，黑子越大，耀斑越強(qiáng)。
爆發(fā)日珥的產(chǎn)生與地球上的火山噴發(fā)類似，日珥在爆發(fā)前的幾個(gè)小時(shí)，它們通常會(huì)以0.1—1 km/s 的速度緩慢上升，然后進(jìn)入一個(gè)快速加速階段，并最終以100—1000 km/s的速度飛離太陽。火山爆發(fā)也存在類似的現(xiàn)象，例如，1979年圣海倫斯火山爆發(fā)前，出現(xiàn)一個(gè)圓丘，到1980年，圓丘的高度迅速增長，最快時(shí)每天增高45厘米，終于在當(dāng)年5月18日從這個(gè)圓丘突破，發(fā)生大爆發(fā)。
在太陽活動(dòng)期，太陽風(fēng)的形成也可分為兩個(gè)步驟：第一步，大量太陽內(nèi)部的熾熱氣體快速來到太陽表面時(shí)，由于壓力驟減，以爆炸的形式釋放能量，可以直接把氣體拋入高空，因此，強(qiáng)烈的耀斑并不需要以渦旋的形式（但弱耀斑仍然以渦旋的形式，如圖8所示）產(chǎn)生上升氣流。耀斑的溫度越高，氣流上升得越快，但如果氣流不是中性的（帶有凈電荷），則氣流的上升軌跡將會(huì)受到電場的影響。第二步，其形式和原理與寧靜期基本相同，仍然是以以太為主的渦旋產(chǎn)生太陽風(fēng)，但形成的高度更高，通量更大，速度也更快。
圖8.太陽龍卷風(fēng)（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
2.2.2. 證據(jù)
既然我們觀察不到以太為主體的渦旋（色球?qū)又械臏u旋可以觀察到），如何證明這個(gè)渦旋和噴流的存在呢？
A. 日冕層的溫度陡升
是什么加熱的日冕層？科學(xué)界給出了各種猜測，但都不能自圓其說。本文提出的以以太為主體的渦旋噴流假說可以自洽地說明：它的能量來自于針狀體產(chǎn)生的上升氣流，與地球上的颶風(fēng)具有相似的原理。根據(jù)這個(gè)原理，就可以解釋日冕層所具有的很多物理現(xiàn)象。在日冕層中，原子或離子的運(yùn)動(dòng)并不是熱運(yùn)動(dòng)，而是渦旋和噴流運(yùn)動(dòng)，我們所觀察到的光譜就是粒子在以太中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，與相對以太的速度有關(guān)，可表示為，例如，當(dāng)氫原子或離子相對以太的速度為200 km/s時(shí)，粒子在以太中運(yùn)動(dòng)時(shí)的共振頻率（通過以太傳播出來就是輻射頻率）為1017Hz，換算成溫度就是160萬度。日冕層對原子的加速并沒有高度的限制，因?yàn)橐蕴拿芏瓤梢暈椴蛔儯灰拥耐窟_(dá)到一定的值，加速就可以持續(xù)，而且原子的通量越大，加速就越明顯。
過渡層的溫度陡升并不能直接說明這個(gè)渦旋存在，因?yàn)榭床坏健５绻僭O(shè)這個(gè)渦旋的存在，卻可以說明為什么溫度會(huì)陡升。
B. 寧靜的日珥
日珥的密度遠(yuǎn)大于日冕，但寧靜日珥可長期存在于日冕中，既不墜落也不瓦解，是什么力量支撐和維持著它？答案是渦旋。
如圖9所示的寧靜日珥，它是在極區(qū)存在的一種現(xiàn)象，從圖中可以看到明顯的渦旋。產(chǎn)生這種現(xiàn)象必須有一定的條件：這種日珥只能存在于遠(yuǎn)離活動(dòng)區(qū)（也就是對流強(qiáng)度較弱）的地方，在這里，太陽表面的溫度低于平均值，這是因?yàn)楫?dāng)氫原子在以太中的運(yùn)動(dòng)速度超過20 km/s時(shí)，它所發(fā)射的譜線就不是6562.8埃（用這個(gè)單色光就不能拍攝到）了，也就是說，這種日珥相對于以太的速度不能大于20 km/s（否則看不見）。日珥的速度一般是分兩次加速的，第一次在距光球500--1000 km處，第二次距光球2500 km之上，第一次的原理類似于地球上的火龍卷，與太陽表面的溫度有關(guān)，第二次類似于水龍卷，與氫原子的通量（指單位時(shí)間單位面積內(nèi)垂直通過的原子個(gè)數(shù)）有關(guān)。
圖9.寧靜日珥（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
可以認(rèn)為：寧靜日珥就是一種以以太為主體的渦旋和噴流（由于噴流相對于以太的速度不大，氫原子的光譜值仍然是6562.8埃）。雖然日冕的密度很小（10-12 kg/m3量級），但以太的密度大（10-6 kg/m3量級），估計(jì)日珥的密度為10-8kg/m3量級（與地球上颶風(fēng)中水汽和空氣的比例近似）。寧靜日珥實(shí)際上是兩個(gè)噴流的合成，是兩個(gè)噴流的接力，一個(gè)是以氫原子為主體，一個(gè)是以以太為主體，但以氫原子為主體的噴流很低，可以忽略。
寧靜日珥的存在可以證明日冕中存在渦旋，但日冕中的物質(zhì)密度并不支持這個(gè)渦旋的存在，這也間接證明了以太的存在。但寧靜日珥所產(chǎn)生的太陽風(fēng)可以忽略，它所產(chǎn)生的噴流最高可達(dá)到30萬公里，但并不能逃脫太陽的引力，絕大部分又回到了太陽，因?yàn)殡S著高度的上升，氫原子的通量會(huì)逐漸減少，渦旋和噴流也會(huì)逐漸消失。
C. 太陽風(fēng)中攜帶磁場也說明了這個(gè)渦旋的存在
我們知道：太陽風(fēng)離開太陽后，本身是攜帶磁場的，但為什么太陽風(fēng)會(huì)攜帶磁場？主流認(rèn)為這是磁凍結(jié)效應(yīng)。但是，它的原理是什么？磁場并不是物質(zhì)，它只是電場的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)。太陽風(fēng)中攜帶有磁場，只能說明太陽風(fēng)是渦旋的，也說明了太陽風(fēng)并不是中性的等離子體。
D. 太陽耀斑
太陽耀斑的出現(xiàn)如何證明這個(gè)渦旋的存在呢？我們從很多的太陽影像資料中可以看到：當(dāng)太陽表面產(chǎn)生爆發(fā)日珥時(shí)，物質(zhì)的拋射速度可以達(dá)到數(shù)百公里每秒，但在太陽表面，其逃逸速度為618 km/s，因此，許多的物質(zhì)又回到太陽表面，這種拋射并不能形成太陽風(fēng)。但是，如果爆發(fā)的日珥正對著地球，我們卻可以接收到速度為800 km/s以上的大密度太陽風(fēng)。如果承認(rèn)以太為主體的渦旋，這種現(xiàn)象就很容易解釋，正是學(xué)界主流不承認(rèn)以太的存在，才導(dǎo)致太陽風(fēng)的形成無法解釋。
E. 粒子的溫度
觀測表明：太陽風(fēng)中的質(zhì)子溫度高于電子，其它離子的溫度又高于質(zhì)子，而且所有粒子的垂直溫度都高于平行溫度，這些現(xiàn)象都可以用渦旋和噴流自洽地得到解釋。
F. 太陽風(fēng)的切向速度
太陽風(fēng)在離開太陽表面時(shí)的切向速度是2 km/s，但隨著距離的增加，其切向速度越來越大，是什么加速的切向速度？科學(xué)界至今無法解釋。
本文認(rèn)為:還是以太。以太流體在水星的引力拖曳下，繞太陽的速度曲線如圖10所示，當(dāng)太陽風(fēng)在以太中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其切向速度將會(huì)與以太同步（詳情請參閱《以太的性質(zhì)與運(yùn)動(dòng)》第三章）。
圖10.太陽系中以太的運(yùn)動(dòng)速度曲線
太陽風(fēng)離開太陽后的切向加速并不能說明太陽風(fēng)是如何形成的，但可以證明以太的存在。
2.2.3. 太陽風(fēng)流出的位置
主流認(rèn)為：太陽風(fēng)是從冕洞中噴射出來的，一般認(rèn)為從太陽的磁場極地附近吹出的是高速太陽風(fēng)，從太陽的磁場赤道附近吹出的是低速太陽風(fēng)。
太陽風(fēng)從冕洞中流出的根據(jù)是什么呢？經(jīng)長期觀測發(fā)現(xiàn)，當(dāng)太陽存在冕洞時(shí)，地球附近就能觀測到高速的太陽風(fēng)，因此天文學(xué)家認(rèn)為太陽風(fēng)的產(chǎn)生與冕洞有不可分割的關(guān)系，從而得出的結(jié)論是：太陽風(fēng)是從冕洞中流出來的。
但是，這種觀點(diǎn)雖然得到了學(xué)界的公認(rèn)，卻不一定是正確的，因?yàn)樵S多的現(xiàn)象是無法解釋的。例如，一旦太陽上存在較強(qiáng)的耀斑或日冕物質(zhì)拋射，總能形成大量的高速太陽風(fēng)，與當(dāng)?shù)赜袩o冕洞無關(guān)。
冕洞是什么？太陽上并沒有什么洞，冕洞實(shí)際上是X射線少的地方，如圖11所示。日冕中的光可分為兩種：一種是氣體散射的光球中的光，它是一種連續(xù)光譜，稱為白光日冕，另一種是氣體本身發(fā)射的光，稱為日冕禁線。從圖11中可以看出：在這張X光照片中，X光是由氣體本身產(chǎn)生的，與粒子的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，與磁場、粒子的密度等因素關(guān)系不大，也就是說，冕洞是太陽表面相對平靜且溫度較低的區(qū)域上空。
圖11.冕洞——太陽的X光成像
冕洞附近的溫度最低，也就是說，這里的粒子速度最低，是最不應(yīng)該產(chǎn)生太陽風(fēng)的地方，如果說冕洞是開放的磁場，但這也不能成為產(chǎn)生太陽風(fēng)的理由，因?yàn)楹谧拥拇艌霰让岫磸?qiáng)很多，而且磁場也是開放的。
本文認(rèn)為：太陽風(fēng)從太陽流出，可以是任何位置，與冕洞與無關(guān)。太陽風(fēng)的形成主要與太陽表面的溫度有關(guān)（溫度越高，粒子的通量就越大），與所帶凈電荷有關(guān)（凈電荷量越大，受到電場的影響也越大）。
2.2.4. 太陽風(fēng)的速度曲線
在光球?qū)?，由于粒子的運(yùn)動(dòng)是熱運(yùn)動(dòng)，各向同性，可以認(rèn)為太陽風(fēng)起源于光球的頂層。在色球?qū)?，由于渦旋的存在，粒子開始存在定向運(yùn)動(dòng)。在太陽寧靜期，色球?qū)又械臏u旋可以把粒子的定向運(yùn)動(dòng)加速到20 km/s以上，粒子的主要加速在日冕層，其加速度最大的區(qū)域在過渡層。其平均速度曲線如圖12所示。需要說明的是：圖中粒子的速度是指噴流中的粒子。
圖12.寧靜期太陽風(fēng)的平均速度曲線
3. 討論
3.1. 光是什么？
光是什么的問題是物理學(xué)中最基本的問題，如果這個(gè)問題不說清楚，其他的相關(guān)問題都無法解釋。
本文認(rèn)為：光就是以太中傳播的波，與聲波具有非常相似的性質(zhì)，聲波具有反射、折射、干涉、衍射、聚焦、多普勒效應(yīng)等一系列的傳播特征，光也同樣具有上述所有特征，聲波中的有關(guān)定理在電磁波中同樣可用，而且計(jì)算方法也高度相似。電磁波與電磁場是兩個(gè)完全不同的物理概念，波是指能量在介質(zhì)中的傳播，而場是指物質(zhì)發(fā)生作用的空間，電磁波絕不是運(yùn)動(dòng)的電磁場，這兩個(gè)概念是不能混淆的，詳情請參閱《電磁場與電磁波的區(qū)別》。
光是如何產(chǎn)生的？這個(gè)問題也必須弄清楚，本文認(rèn)為：光與聲音產(chǎn)生的原理是一樣的，也就是說，光也是由粒子的振動(dòng)產(chǎn)生的，與粒子是否帶電無關(guān)。當(dāng)粒子在以太中運(yùn)動(dòng)時(shí)，是可以產(chǎn)生光的，所產(chǎn)生的光的頻率為。
3.2. 磁場是什么？
在太陽風(fēng)的研究方面，最著名的學(xué)者是帕克和阿爾文。1943年諾獎(jiǎng)獲得者阿爾文提出了著名的磁凍結(jié)定理：當(dāng)理想導(dǎo)電流體在磁場中移動(dòng)時(shí)，流體元會(huì)跟磁力線凍結(jié)在一起，兩者只能一起移動(dòng)。1972 年帕克提出了磁重聯(lián)加熱日冕的“拓?fù)浜纳ⅰ备拍?，并?988 年提出了“微耀斑”加熱日冕模型，但是，磁場是從哪里來的呢？誰也說不清楚，因此，阿爾文的晚年，他發(fā)表了一篇文章[1]，力勸人們放棄他自己發(fā)現(xiàn)的這個(gè)定理，這篇文章的摘要只有一句話：磁凍結(jié)和磁重聯(lián)概念，既無必要又經(jīng)常產(chǎn)生誤導(dǎo)。實(shí)際上，磁凍結(jié)和磁重聯(lián)理論是錯(cuò)誤的[2][3]，磁場沒有那么多的作用。
磁場在太陽的研究中具有非常重要的作用，很多人認(rèn)為太陽黑子、日珥、日冕物質(zhì)拋射等太陽現(xiàn)象都與磁場相關(guān)，但磁場發(fā)揮作用的機(jī)制是什么？它是從哪里來的？沒有人知道。本文認(rèn)為：磁場不是物質(zhì)，它是電場的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)，詳情請參閱《電場與磁場的關(guān)系》。
磁凍結(jié)是一種效應(yīng)，是磁場的變化如同磁感線粘附在流體質(zhì)元上，隨流體一起運(yùn)動(dòng)，如同磁感線被“凍結(jié)”在了導(dǎo)電流體中一樣。它是阿爾文在1943年提出的一個(gè)磁流體理論，但是，我們在實(shí)驗(yàn)室中并沒有觀察到這種現(xiàn)象。為什么在太陽風(fēng)中會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？最可能的原因是：太陽風(fēng)是渦旋的，而且存在凈電荷，只有這樣，磁場才會(huì)隨流體一起運(yùn)動(dòng)，也就是說，磁場是流體自身的渦旋產(chǎn)生的，并不是從其他地方攜帶出來的。
磁重聯(lián)也是一種猜想，它是指磁力線斷開再重新連接的物理過程。我們知道：磁力線本身就是人們?yōu)榱嗣枋龃艌鏊氲募傧刖€，并不實(shí)際存在，磁力線在理論上是閉合的，是不能斷開的，如果磁力線是不能斷開的，那么也就不存在所謂的重新連接了。另外，磁力線只能是從N極到S極，是不可以扭曲的，這可能也是阿爾文晚年放棄它的原因。
3.3. 溫度如何定義？
溫度是最基本的物理概念，在我們的教科書中，溫度是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來講是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。但是，對于一個(gè)單獨(dú)的粒子如何定義它的溫度？我們的教科書中并沒有答案。
引入以太后，就可以定義一個(gè)粒子的溫度了：如果粒子的質(zhì)量為m，相對以太的速度為v，則粒子的能量為，在以太中的固有頻率為，
定義這個(gè)粒子的溫度為，其中，h是普朗克常數(shù)，k是玻爾茲曼常數(shù)。
為什么引入以太就可以定義粒子的溫度呢？因?yàn)榱Ｗ拥乃俣缺仨氂靡蕴鳛閰⒖枷?。我們知道：任何物體在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體本身都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這個(gè)振動(dòng)在空氣中的傳播就是聲音，以太與空氣一樣，粒子在以太中運(yùn)動(dòng)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這個(gè)振動(dòng)在以太中的傳播就是電磁波。任何粒子在以太中運(yùn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的振動(dòng)頻率就是它的固有頻率，而且這頻率可以從外部測定出來。例如：一個(gè)質(zhì)子，它的質(zhì)量是1.67x10-27 kg，當(dāng)它以每秒100 km勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所輻射出來的電磁波頻率就是2.52x1016 Hz,它的溫度就是4.03x105 K。
這個(gè)定義也適用于含有大量分子的氣體，但相對以太的速度是方均根值，例如：如果空氣的溫度是300 K，則空氣分子的方均根速度就是= 506 m/s，最可幾速度為= 413 m/s，輻射最強(qiáng)的頻率為= 1.87x1013Hz。但這種定義方法對固體和液體不適用，氣體分子的溫度表現(xiàn)在平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，而固體和液體的溫度表現(xiàn)在分子或原子的振動(dòng)，溫度只與振動(dòng)頻率有關(guān)。
4. 結(jié)論
太陽風(fēng)的形成分為兩個(gè)步驟，第一步是在2500 km之下，是由于太陽內(nèi)部的高溫物質(zhì)對流在太陽表面引起的上升氣流，其表現(xiàn)就是色球中的針狀體，其原理與地球上火龍卷類似，太陽風(fēng)的強(qiáng)弱與它的內(nèi)部對流關(guān)系密切，對流越強(qiáng)，太陽風(fēng)也越強(qiáng)。在太陽活動(dòng)期，強(qiáng)烈的對流可以引起太陽表面的爆炸，直接將氣體拋入高空。第二步是在日冕層內(nèi)，是色球?qū)拥纳仙龤饬魉鸬摹⒁砸蕴珵橹黧w的渦旋，其原理與地球上的熱帶風(fēng)暴相似，這種渦旋可以存在于距太陽表面很遠(yuǎn)的地方，其強(qiáng)度與質(zhì)子的通量有關(guān)，質(zhì)子的通量越大，渦旋越強(qiáng)，噴流的速度越大，只要質(zhì)子的通量大于一定值，這種以太為主體的渦旋和噴流就可以形成和持續(xù)。
參考文獻(xiàn)
[1] Alfvén H. On frozen-in field lines and field-line reconnection. J. Geophys. Res. 1976 81(22), 4019–4021.
[2] Liang Z-X, Liang Y (2015) Significance of Polarization Charges and Isomagnetic Surface in Magnetohydrodynamics. PLoS ONE 10(8): e0136936. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0136936
[3] Liang Z-X, Liang Y (2022) Two negative experimental results and analysis of Alfvén’s theorem. PLoS ONE 17(12): e0278990. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0278990
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