在一個晴朗的夜晚，無論你身處何方，當你仰望夜空，你會看到滿天的星星。無論是眨眼的恆星，還是不眨眼的行星，它們看上去都是黑色夜幕上的一個個亮點，因為距離太遠了。在這一個個“亮點”之間，就是浩瀚無垠的太空。而事實上，“太空”並不是 “真空”，在每一個亮點周圍，幾乎都有一個吹出來“泡泡”。幾乎每一顆星星，都是會吹“泡泡”的星星。

圖1。 2020年8月4日的滿月與月亮旁邊的木星。作者手機拍攝。

就拿我們所熟知的木星來說吧，除了太陽和月亮，它在夜空中的亮度僅次於金星。當月亮執行到木星身旁，就可以觀賞到木星伴月的溫馨畫面。用手中最普通的手機，可以輕而易舉地記錄下這種身邊的美麗景象。就在2021年4月7日清晨，天剛矇矇亮，一彎殘月與剛剛相聚又依依而別的土星和木星在東南方微微泛明的天空中相伴而現。雖是一彎殘月，但月球圓形的輪廓依稀可辨。這個直徑3476公里的圓形球體，在距離我們38萬公里的夜空中，就像是一個餐桌上盤子大小的圓盤。而在月亮旁邊的木星，則是一個白色亮點。這個白色亮點周圍，還有一個由木星的磁場“吹”出來的泡泡，這個泡泡的大小，在地球上看就跟滿月的大小差不多。我們來了解一下這個泡泡是怎麼吹出來的吧。

圖2。 2021年4月7日清晨的雙星伴月（圖片來源：繁星空間Starry Space，戴明）。

木星是一個快速自轉的龐大氣體行星，它平均大約10小時就自轉一圈，其內部旋轉的鐵核會產生出強大的磁場，比地球的磁場要強14倍。這麼強的磁場，在太陽系中算是數一數二的了，僅次於太陽黑子的磁場。由於木星擁有一個強大的偶極子磁場，而且這樣的磁場是浸沒在太陽風中的，而太陽風是從太陽表面向外膨脹的電離氣體，由於太陽風中的電磁作用，太陽自轉產生的磁場被這種以每秒幾百甚至上千公里高速流動的等離子體拖拽出來，並且像穿著珠子的繩子一樣與珠子一起向外流動。攜帶著太陽磁場的太陽風在向外流動的過程中，與木星磁場發生相互作用，就像水流或者氣流受到了一個物體的阻擋一樣，會繞過木星磁場，並且把木星磁場的偶極子“髮型”吹得偏向一邊，形成了一個太陽風無法進入的區域，這個區域就是我們所說的 “泡泡”，又叫做木星磁層，或者木星磁氣圈。太陽風的流動速度雖然很快，但是它的密度與地球上的空氣相比還是很微不足道的，所以在強大的木星磁場阻擋下，就乖乖地繞過木星磁氣圈，從譬如地球上這樣的遠處看，木星磁氣圈就像木星在太陽風中吹出來的“泡泡”，這個泡泡的大小，就和十五的月亮差不多大小，只不過我們看不見這個“泡泡”而已。

圖3。 木星磁氣圈示意圖（圖片來源於網路）。

既然木星會吹“泡泡”，那我們的地球會不會吹“泡泡”呢？答案是肯定的。“不識廬山真面目，只緣身在此山中”。我們身處地球，向外看太空，只能穿越大氣層看到滿天的繁星，卻難以判斷地球是不是有個“泡泡”。但是隨著人類文明的進步，人類的認知和活動範圍也不斷加速提升和擴充套件。由於地球也有一個旋轉的地核，地核中有溶化的鐵水，這些鐵水的旋轉產生了和木星一樣的內稟磁場。這個來自地球內部的磁場浸沒在高速流動的太陽風中，太陽風受到地球磁場的阻擋而繞過地球磁場流動，地球磁場的偶極子“髮型”也會被吹歪，而成為一個淚滴狀的“泡泡”，這個區域就叫做地球磁層，或者叫做地球磁氣圈。太陽風因為受到阻擋而繞過地球磁氣圈流動，而不能進入這個“泡泡”， 從而形成了地球的“磁盾牌”。1958年，蘇聯第一顆人造衛星發射升空，人類進入了太空時代，使人類的好奇心在太空觀測中得到了滿足。無數的衛星觀測事實表明了地球磁氣圈的存在，並且不斷提高的觀測手段使人類探索了關於地球磁氣圈的很多方面的知識，並據此認識了人類生存的環境，以及開拓了人類在更廣闊空間的活動。同樣地，4月7日清晨月亮旁邊的另一個亮點——土星，也是具有自身內部旋轉而產生的內稟磁場，也因為太陽風受到其阻擋而吹出一個太陽風無法進入的 “泡泡”。太陽系的八大行星，除了沒有自身磁場的金星以外，其它行星都有自身的磁場，從而都有這種“吹泡泡”的本領。而金星也因其濃密大氣電離而與太陽風相互作用，產生一個感應磁場，感應磁場也能吹出一個“泡泡”，這就是金星的感應磁層。

圖4。 浸沒在太陽風中的地球磁氣圈示意圖（圖片來源於網路）。

夜空中可以看到的星星，除了少數幾顆行星，大部分都是恆星。那麼這些恆星能不能吹 “泡泡”呢？說到恆星，我們最容易忽略的就是每天見面的、無法離開的太陽了。太陽是距離我們最近的恆星，也是我們所賴以生存的所有能力和能量的根本源泉。前面也提到了從太陽表面向外膨脹的太陽風，這是一種電離氣體。它從太陽表面的日冕層開始在巨大的壓力差作用下往外膨脹，目前所知道的八大行星，無論它們執行到各自軌道的什麼位置，都浸沒在這種高速運動的等離子體裡面。根據衛星在太空的觀測資料推算，太陽風每秒鐘從太陽上帶走4。3億億大卡的能量，以及160萬噸的質量。數字雖大，但這些物質和能量，對於太陽所擁有的龐大身軀來說，是微不足道的。太陽風攜帶著太陽磁場，以超過聲速的步伐急匆匆地往外狂奔，隨著它不斷遠離太陽，流動速度依然執著地緩慢加速，直到太陽和地球平均距離的幾十或上百倍的位置處，太陽風因提前感受到了來自恆星際的壓力而產生一個終止激波。越過了終止激波，太陽風繼續攜帶磁場向外流動，速度開始逐漸降低。當來自太陽的太陽風與來自更浩渺太空的星際物質相遇，就會像黃河水匯入大海一樣，發生兩種等離子體的交匯，從而形成一堵很厚很厚的牆，可達幾十萬、上百萬公里，相當於幾個太陽半徑。到此為止，太陽風終於停下了匆忙的腳步，不再向外膨脹，來自太陽的等離子體物質將不能越過這堵牆而進入恆星際空間。而發源於太陽的磁場，也限制在這堵牆以內。這一堵牆就叫做日球層頂，牆內的區域，就是太陽風所吹出來的 “泡泡”，叫做日球層，或者叫太陽磁圈。在這個太陽磁圈以外，流動著來自恆星際空間的等離子體，稱為恆星際風。恆星際風本來也是超音速的流動，但因為受到了太陽磁場的阻擋，在與太陽風交匯前產生一個弓激波。越過激波後，恆星際風減速到音速以下，再與太陽風交匯而形成日球層頂。日球層頂與弓激波之間的區域就稱為日球層鞘。太陽吹出來的“泡泡”可以有效阻擋來自遙遠太空的高能宇宙線，保護著太陽系裡的“孩子們”，為生命演化和文明誕生創造了條件。

圖5。 太陽磁氣圈示意圖（圖片來源於NASA，經作者註解）。

作為一個恆星，太陽透過不斷向外膨脹等離子體的方式來吹出了一個巨大的“泡泡”，那麼其它恆星也和太陽一樣，也會吹出來一個個巨大的“泡泡”，只不過這些“泡泡”既不能用肉眼看到，也不能用光學望遠鏡看到，因為“泡泡”的邊界上和內部大部分割槽域，都沒有顯著到可以看得見的廣泛發光過程。

說到這裡，想像一下我們地球上的磁場，雖然看不到，但確實是客觀存在的，也是不可或缺的。太空裡的“泡泡”，也是這樣的磁場與稀薄等離子體支撐起來的。此時此刻，我們可以再次抬頭仰望美麗的星空，深邃悠遠的夜空裡，成千上萬顆小星星周圍，都有一個空靈而可愛的泡泡。你發現了嗎？

作者： 大雁

致謝： 作者感謝中國科學院國家空間中心劉勇研究員的鼎力支援和熱情幫助。

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