太阳表面有史以来最清晰的照片里，出现了一种谁也没见过的东西：几十个大大小小的漩涡，挤在一个太阳黑子的边缘，翻滚着、扭动着，像一锅正在烧开的水。

拍下它们的是美国国家科学基金会的丹尼尔·井上太阳望远镜（Daniel K. Inouye Solar Telescope，DKIST），坐落在夏威夷，口径4米，是当今世界最大的太阳望远镜。这些漩涡由等离子体构成，小的直径约20千米，大的接近200千米。放在地球上，每一个都能轻松装下一座城市。

发现它们的国际研究团队把结果发表在了《自然》（Nature）上。天文学家激动的原因，在于这些小漩涡可能是一桩悬案的突破口：太阳为什么会突然爆发，抛出等离子体和辐射，引发足以干扰卫星、电网和全球通信的空间天气事件，能量究竟从哪来。

要说清楚这件事，得先看看太阳表面平时什么样。我们能直接看到的太阳，只有它的大气最底层，叫作光球层。天文学家早就知道，光球层像一锅沸腾的水：热量从内部往上涌，把等离子体拱成一个个上千千米宽的气泡，称作米粒组织；冷却的等离子体顺着气泡边缘的沟壑流回去。强大的磁场在光球层里穿来穿去，磁场最强的地方，对流被抑制，等离子体变得又冷又暗，就成了太阳黑子。偶尔，黑子附近会突然爆发，把等离子体和辐射抛向太空。

这幅图景的问题是太粗了。打个比方说，以前的光球层观测就像一张只画着大洲和大洋的地球地图：你能看到飓风在转、火山在喷，但看不清它们究竟是怎么发生的。想弄明白太阳爆发的机制，就得把地图放大到街道一级。

DKIST干的就是这件事。研究团队把这台望远镜推到极限，对准一个黑子的边缘，结果拍到了几十个漩涡。看清它们有多难？研究的共同作者、美国国家科学基金会国家太阳天文台资深科学家弗里德里希·韦格尔（Friedrich Wöger）给过一个类比：相当于从160千米的高空，看清地面上爬动的蚂蚁。

这些漩涡的来历并不神秘，来自一个物理学界研究得很透的现象，叫开尔文-亥姆霍兹不稳定性：两股流体以不同速度擦身而过，交界处的剪切力会把界面卷成一个个旋涡。你在地球上经常见到它，比如天边翻卷的浪状云，再比如往咖啡里倒奶油时搅出的花纹。理论学家几十年前就猜测，太阳的光球层里也应该有它：往下沉的等离子体流贴着往上涌的流滑动，正好满足条件。但猜归猜，从来没有人真正拍到过。

拍到还不等于坐实。论文的共同第一作者、国家太阳天文台天文学家戴维·库里泽（David Kuridze）说，这是观测第一次分辨出单个磁元体的边界，而这些边界并非简单平滑的轮廓，它们是动态的旋涡结构。为了证明看到的确实是开尔文-亥姆霍兹不稳定性，团队用基础物理方程模拟了一片光球层，再把结果和实拍图像逐项对比，漩涡的数量、动态和各种特征都对得上。未参与研究的英国贝尔法斯特女王大学天文学家米哈利斯·马蒂乌达基斯（Mihalis Mathioudakis）评价说，这是太阳物理学的重大突破，而且由于它基于直接的成像观测，结论经得起时间检验。

真正要紧的，是这些漩涡接下来会干什么。光球层里的等离子体带着磁场，漩涡不停地搅动、拧转，很可能把磁力线像编辫子一样缠在一起。这个被称为磁通编织的过程，被认为会把能量一点点攒起来；等到磁力线绷到极限、断开并重接成能量更低的形态，攒下的能量就可能瞬间释放，把等离子体和辐射以耀斑和喷流的形式抛出去，如果朝向地球并足够强，就可能造成极端的空间天气。

磁通编织还可能顺手解开另一个著名谜题：日冕加热问题。太阳稀薄的外层大气日冕，温度竟比光球层高几百倍，这违反直觉的程度，就像离火炉越远反而越热。磁力线的缠结和断开，恰好是最有力的解释之一。这些直径几十千米的小漩涡，或许就是串起这一切的发动机。

韦格尔说，找到它们只是开始。接下来，团队打算用DKIST在更大范围的光球层上寻找更多漩涡，再用更精细的模型弄清它们如何生成，以及它们在磁通编织里到底扮演什么角色。太阳为什么会爆发，这张拼图还差不少块，但至少，最小、也最难看清的那几块，现在有了着落。

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图为太阳黑子边缘翻卷的等离子体漩涡，由美国国家科学基金会的丹尼尔·井上太阳望远镜在夏威夷拍摄，是有史以来分辨率最高的太阳表面（光球层）图像，图源：NSF/NSO/AURA/MPS

信源：Billings, Lee. "Spectacular images reveal never-before-seen whirlpools on the sun." Scientific American, edited by Clara Moskowitz, 5 Aug. 2026