作者：江秉城
編輯：林彥興
編輯：林彥興
每逢春節，人如月相，越來越胖。年後有些人也開始煩惱減肥問題了呢。你可曾想過恆星怎麼減肥？
不！你沒有！因為你只想到你自己！
其實，恆星打從站上主序帶，時時刻刻都在減肥。除了恆心內部核融合造成的質量損失，另一種恆星減重的方式就是「恆星風」。 恆星風，顧名思義就是恆星吹出來的風，是恆星上層大氣噴出來的高能粒子，如電子、質子、氦原子核等。至於恆星風的風速與質量流失率，和恆星的種類有關。紅巨星的恆星風風速慢，但一生中透過恆星風流失的質量多；年輕又熾熱的恆星一生中透過恆星風流失的質量多，且恆星風風速快，是由輻射壓驅動。
輻射壓是什麼？
電磁輻射會對物體表面施加壓力，壓力強度和溫度四次方成正比。輻射壓雖然弱，但對電子、質子等微小粒子還是有顯著作用。具體應用如太陽帆，利用太陽的輻射壓作動力來源。 我們的太陽吹出來的恆星風，就是一般常聽到的「太陽風」。太陽風理論於1958年由帕克（Eugene Newman Parker）提出。NASA 在去年 8 月發射的太陽探測器帕克號（Parker Solar Probe，圖一），就是首次以還在世的人命名的探測器。
為什麼要用帕克命名呢？因為帕克號將是最接近太陽的探測器，直接飛進太陽的上層大氣──日冕。太陽風就是從太陽上層大氣吹出來的啊！飛進日冕那上百萬度的高溫，最佳抵擋寶物就是帕克號面對太陽的那塊白色蓋子啦！使用最新碳纖維材料，讓正面就算 3000 度，背面依然可以保持儀器30度。除了研究太陽風和日冕動力、磁場的科學儀器，帕克號上還搭載了一個記憶卡，儲存著帕克的照片及論文，和上百萬人的名字（圖二）。
「星風泡」是恆星周圍一個充滿電漿的泡狀結構，大部分是恆星風吹出來的物質。來看看我們太陽的表現吧！
（圖二）到 NASA 網站登錄後可獲得一張有自己名字的證書喔。NASA
A. 太陽圈（Heliosphere）
太陽的星風泡，所有行星都被罩在這個舒適圈內。太陽誕生前，瀰漫在宇宙中的是星際物質，成分大概就是離子、氣體、塵埃等非常稀薄的一丁點物質。太陽走上主序帶後便開始吹太陽風，在星際物質間吹出個太陽圈。
咦？怎麼不是個球形？因為我們的太陽系正在繞銀河系中心運轉！太陽走到哪，太陽圈就跟著動到哪，所以太陽圈才被拉長成橢球形。
B. 太陽風層頂（Heliopause）
又稱日球層頂。太陽圈的最外層，是太陽風中的粒子和星際物質勢均力敵的地方，也可以說太陽風吹不動啦！春風不度玉門關，太陽風不度日球層頂。
C. 終端震波（Terminal Shock）
這邊先來介紹一種現象──水躍（hydraulic jump）。圖四中的水柱衝進水槽時，水流速度大於水波速度（超臨界流），可類比成飛機在空氣中作超音速運動。水流往外流動時，會因阻力而漸漸減緩流速。當流速減緩至等於水波速度時，即產生水躍現象，水位升高，形成圖中明顯的邊界。之後流速繼續下降，水流速度小於水波速度（亞臨界流）。在水中，訊息傳遞的方式是水波，例如把石頭丟進水裡時看到的漣漪；在星際介質與太陽風物質中，訊息傳遞的方式是兩粒子互相碰撞，和空氣傳遞聲音的意思相同。因此，星際介質的臨界速度可以說是星際介質內的音速。當太陽風風速由超音速降低時，在等於音速的瞬間會產生終端震波。
灰色箭頭：超臨界流（波速沿箭頭方向下降）；白色箭頭：亞臨界流（波速沿箭頭方向下降）；黑色邊界：水躍（水位上升），也就是所謂的終端震波。
到底為什麼有「水躍」現象？
上面這張圖表是在長方形水道中，給定單位時間體積流量和水道寬度，能量 E 和水深 y 的關係圖。E 是 y 的函數。(Ec,yc) 這點以上是亞臨界流，E=y 是其漸進線；以下是超臨界流，y=0 是其漸進線。
根據能量守恆，體積流量、水道寬度也不變的情況下，除了 (Ec,yc) 之外，一個Ｅ會對應到兩個 y 值，分別是亞臨界流的水深和超臨界流的水深。
那麼，從亞臨界流到超臨界流，就會有 Y2-Y1 的高度差。詳細計算方法須解微分方程，有興趣的同學可以啃維基 Energy–depth relationship in a rectangular channel 更進一步研究！
D. 日鞘（Heliosheath）
終端震波和日球層頂之間的區域。
E. 弓形震波（Bow shock）
又稱艏（ㄕㄡˇ）波，船首的水波。或許有人聽過 bow wave breathing，利用泳速快時，頭前方產生的弓形震波內的空隙換氣。（圖五）
太陽在超音速繞銀河系中心時，太陽圈這個大泡泡會跟著移動，前進方向上便產生一個弓形震波。
最後讓我們看看其他太陽系外的弓形震波吧！（圖六、圖七）
圖七（右）：這張圖來自史匹哲紅外線太空望遠鏡。Zeta Ophiuchi（中央亮星）位於蛇夫座。
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