帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何它不会被熔化?

星空承载梦想 2024-03-07 08:52:44
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从古至今人类都在不断的研究和探索世界的奥秘,古时候由于人类的科技不够发达,所以古人一直都认为地球就是唯一的世界,太阳和月亮都在围绕地球转动,不过随着人类科技的发展,人类现在已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度是很快的,当人类走出地球看到宇宙之后,人类才知道地球并不是唯一的世界,地球只是宇宙中非常渺小的一颗行星,在宇宙中行星的数量多的数不过来,而太阳也不是在围绕地球转动,太阳是一颗恒星,它诞生于50亿年前,在太阳诞生以后,吸收了周围大量的物质,所以太阳的质量占到了太阳系总质量的百分之99.86,剩下的八大行星和其它物质占到了太阳系总质量的百分之0.14,从占比上我们就能够看出,太阳的质量是非常大的。

在太阳系中一共有八大行星,而地球和其它行星最大的区别在于,地球诞生了生命,生命的出现给地球增添了很多色彩,尤其是人类出现以后,解开了地球上很多的奥秘,从人类走出地球之后,人类就一直都在不断的研究和探索宇宙的奥秘,1957年10月4日,苏联把世界上第一颗人造地球卫星送入太空,此举实现了人类千百年来探索浩瀚宇宙的美好夙愿,也为人类进入太空创造了可能。至此,人类清楚地了解到,人类上天必须满足3个条件:第一,要有强大的运载工具;第二,要有可供航天员乘坐的先进航天器;第三,必须弄清太空环境对人体的影响,并要找到应对的方法。1961年,苏联宇航员尤里.加加林成为第一个进入太空的人类,他乘坐东方一号飞船绕地球飞行一圈。

1969年美国宇航员尼尔.阿姆斯特朗成为第一个登陆月球的人类,他在月球表面上留下了那句著名的名言:这是一个人的一小步,也是人类的一大步,1972年,美国和苏联的宇航员进行了历史上第一次国际合作,他们在阿波罗17号任务中进行了联合太空行走,2003年,美国宇航员爱德华.哈珀成为第一个进入国际空间站的人,2011年美国宇航员凯瑟琳.科尔曼成为第一个进入太空的女性航天飞机机长,2019年中国成为第一个成功将探测器送上月球背面的国家,这是人类历史上的一次重大突破。除了这些之外,人类还发现了很多先进的探测器,比如说伽利略木星探测器,这是最著名的太空探测器之一,在1955年的时候,一个探测器被放在了木星上,它行驶了28亿英里。

水手10号曾经是世界上最先进的探测器,这是人类设计的第一架执行双行星探测器任务的飞机,也是第一架配备图像系统的探测器,它的设计目标是飞越水星和金星,作为美国水手计划中的第10个也是最后一个探测器,它是第一个通过飞行探测水星和金星的航天器,水手10号一共飞越了水星3次,传回了很多重要的资料,旅行者1号探测器,它是目前人类发射的最遥远的探测器,在1977年9月5日发射升空,带着人类的梦想探索宇宙,当时科学家在旅行者1号探测器上面还安装了金唱片,这个金唱片能够抵抗太阳系极低的温度,宇宙中的各种辐射,所以DASA在按照金唱片的时候,采用了铜质材料。相当于在唱片的表面镀了一层铜,这样能够使金唱片的使用寿命变长。

在这张金唱片上面,科学家记录了地球的位置,大自然的声音、动物的声音、人类的声音、各种照片等等,科学家认为,如果这个探测器能够有幸飞出太阳系,或许它能够被外星文明捕捉到,到时候外星文明可能会根据上面的信息找到人类,不过到现在为止,旅行者1号探测器并没有完全飞出太阳系,科学家经过研究发现,如果按照旅行者1号探测器的飞行速度,想要完全飞出太阳系至少需要上万年的时间,对于人类来说,上万年的时间实在是太漫长了,所以人类探索太阳系之外的奥秘,就必须提升飞船的飞行速度。除了这些探测器之外,科学家还发射了帕克探测器,这个探测器是美国宇航局在2018年发射的探测器,其任务是靠近太阳,在距离太阳表面大约6400万公里的位置上进行观测。

帕克探测器需要快速飞行才能够逃离太阳引力,并且在过程中保持稳定,它每秒能够飞行190公里,这是人类制造的最快的飞行器,帕克太阳探测器之所以能够飞如此之快,因为它依靠的是12个4.4牛顿的联氨推进器作为动力来源,每一个推进器也不过500克左右的推力。目前帕克探测器已经距离太阳很近了,虽然现在人类的科技还无法彻底进行太阳内层,但是帕克探测器距离其表层还有616万公里,如果将太阳和地球之间的距离按照比例缩小到1米,那么帕克探测器和太阳之间的距离就是4厘米,由于帕克探测器距离太阳越近,那么它受到的温度就会变得越高,为了能够应对这种情况,科学家设计探测器的时候,专门在探测器的表面安装了隔板,这样能够帮助探测器抵御1300摄氏度的高温。

而且这里我们需要注意一个问题,那就是温度和热量,从本质上说,这是两个不同的物理量,温度测量的是粒子运动的距离程度,粒子运动的越剧烈,温度就会变得越高,粒子运动的速度越慢,温度就会越低,温度最低能够达到绝对零度,而热量测量的是运动粒子所能够传递出来的总量是多少,在宇宙中,粒子可能以极快的速度在移动,所以温度可能会达到数千度,但是太空非常空旷,粒子的数量实在是太少了,于是就无法传递太多的能量出去,对于物体的实际加热效果其实也是有限的,这种情况正好是帕克探测器在飞过太阳日面层所遇到的,太阳日冕层是太阳大气的外层,位于太阳表面的光球层之上,和光球层相比,日冕层具有更低的密度和更高的温度。

由于其极高的温度,日冕层以可见光无法直接观察到的紫外线和X射线形式辐射能量,太阳日冕层主要组成的气体,其中包括氢和氦,此外它还包含了一小部分重元素,比如说氧、碳、铁等,这些气体在日冕层中以等离子态存在,形成了一个高度电离的等离子体,太阳日冕层的温度相比于太阳表面的光球层要高很多,在光球层,太阳表面的温度大约是5500摄氏度,但是在日冕层,温度能够超过100万摄氏度,这一现象被科学家称为是太阳日冕层温度逆转问题,目前还是科学家的谜团之一,我们常说的太阳风就是从日冕层发出的,太阳风是由太阳日冕层中高温等离子体释放出来的带电粒子流,以及从太阳表面抛射出来的气体组成,太阳风对地球来说有明显的影响。

当太阳风中的带电粒子进入地球磁场的磁层,它们和地球磁场相互作用,形成了极光,极光是地球极地区域可见的光现象,给人类带来了壮丽的自然景观,虽然日冕层的温度很高,但是这里的粒子密度非常低,较少的相互作用就带来了比较小的热量,这就相当于将手放进温度200的烤箱和100度的开水中一样,当我们接触到空气分子后,温度就没有那么热,但是接触到水分子,就会热很多,不过即便如此,帕克太阳探测器也需要做好一切准备,帕克探测器顶部的圆角矩形打板子就是隔热罩,剩下几乎所有的仪器设备,都完全躲到了它的阴影里面。由于使用了一种先进的碳复合材料,这块直径2.4米,厚115毫米的板子,前后两面可谓是冰火两重天,冲着太阳的那一面,能够被加热到1400摄氏度,而另一面只有30摄氏度。

通过帕克探测器传回的数据,科学家发现日冕的边缘并非是平滑的球体,它的表面布满了棘突和谷地,这一区域既有太阳引力在发挥作用,也有磁场遏制其它太阳 的物质,只不过此处太阳的束缚力已经非常微弱了,所以很多从太阳内部被抛洒出来的物质,都聚集到了日冕层的边缘地带,帕克探测器此前已经飞过了这个临界点,现在它依然在朝着太阳前进,在这个飞行过程中,帕克不断给太阳拍摄照片,通过这些照片,科学家发现了遍布太阳表面的太阳耀斑,看到这里,可能有很多人不知道什么是太阳耀斑?太阳耀斑是太阳黑子产生的爆发活动,太阳黑子的磁场结构越复杂,它的磁力线就会变得越乱,容易储存更多的磁能,当磁场中的磁能过多时,就会通过太阳活动释放出去。

太阳耀斑就是一场磁能大爆发,一般情况下,发生太阳耀斑时,太阳大气局部区域会变得很亮,在短时间内引发大规模的能量释放,这个区域会瞬间加热,向外发射各种电磁辐射,这些辐射出的光的波长横跨整个电磁波谱,可以说是太阳电磁辐射的大规模爆发,经过长时间的观测,科学家发现太阳耀斑一般发生在太阳黑子上空,而耀斑的强弱以及发生频率和太阳活动的周期有关系,在太阳活跃时期,耀斑强度增加,出现频繁,有的时候每天会发生多次。那么为什么科学家要研究太阳呢?其实太阳作为太阳系中最主要的天体,它对于生命来说是非常重要的,如果没有太阳,那么地球也不可能诞生生命,太阳从诞生以后就开始源源不断的释放光和热。

到现在为止,太阳已经燃烧了50亿年之久,根据科学家的研究太阳的寿命还剩下50亿年的时间,太阳之所以能够燃烧这么长时间,主要是因为太阳内部核聚变的反应,核聚变是一种将轻元素的核合并成更重的元素过程,释放出巨大的能量,在太阳内部,核聚变作为一种持续的、自持续的反应,为太阳提供了源源不断的能源,核聚变是一种核反应,通过这种反应,两个或者更多请元素核聚合在一起,形成一个较重元素的核,伴随着巨大能量的释放,不过这里需要注意的是,核聚变发生在极端的温度和压力条件下,太阳的核心温度高达1500万摄氏度,在这种高温环境下,才能够发生核聚变反应。太阳本身就隐藏着很多人类不了解的奥秘,所以人类对太阳非常好奇,而且帕克探测器的名字来源于一位太阳物理学家,这位科学家在2022年去世。

尤金.帕克早年通过数学计算证明了太阳风的存在,他对于太阳物理学的研究,起到了非常大的作用,在2018年帕克探测器发射时,他本人也亲自到现场观看,帕克的发现之所以对人类非常重要,是因为它的理论改变了科学界对太阳的认知,早在20世纪初的时候,科学家一直都认为我们的太阳的大气是静态的,这一理论认为,太阳的大气一方面因为超高温,给予它一个向外的膨胀力,同时又因为自身引力的作用,将太阳大气尽可能向回拉,两种力量形成了一种微妙的平衡,进而使得太阳大气处于静止状态,但是其它科学家却提出了不同的看法,在1956年的时候德国科学家路德维希.毕尔曼通过观测彗星尾巴的朝向得出,彗星的一条尾巴总是背向太阳,是由于彗星的挥发物受到了太阳上吹来的风所影响的。

这个说法在当时并没有得到广泛的认可,美国芝加哥大学教授约翰·辛普森便认为该学说与权威理论相悖,于是他将验证这一假说的任务交给了他的学生——尤金·帕克。当时还是研究生的帕克便以查普曼的静态太阳大气理论为基础,进行数学推导。但最终得出的结果却令他大为震惊。计算结果显示,如果以静态太阳大气为条件,则在距离太阳无穷远的地方,依然存在着巨大的太阳大气压强。这个明显矛盾的结果让帕克意识到,查普曼的理论并不正确。再加之此前比尔曼提出的假说,帕克认为,太阳大气不是静止的,而是一直处于活跃状态,并持续向外抛出粒子。通过他自己的计算,帕克指出太阳大气粒子在脱离太阳引力之后会不断的加速,其在地球附近的速度能够达到每秒数百公里,帕克将其称为是太阳风。

太阳风对于地球生命来说威胁很大,如果地球没有强大的磁场,那么地球也可能不会诞生生命,火星就是一个很好的例子,科学家认为火星早期也是一颗拥有生命的星球,但是由于火星失去了磁场,所以火星大气层变得非常稀薄,没有了火星大气层的保护,宇宙中的辐射和太阳光的紫外线就能够直接照射到生物的皮肤上,使得生命无法长久的生存下去,而地球能够诞生生命,主要是地球拥有厚厚的大气层,能够抵挡宇宙中的辐射和太阳光的紫外线,而这一切还要感谢地球磁场,磁场能够牢牢的抓住地球大气层,使得大气层不会被太阳风吹散,当太阳风撞到磁层时,两组磁场线纠缠到一起。这种相互作用产生热并且加速太阳风携带而来的带电粒子——离子和电子,暂时性地削弱地球磁场并且产生强大的磁暴,在我们看来便是极光。

太阳风中的带电粒子会和地球磁场相互作用,产生磁暴,磁暴会对电力系统、导航系统、卫星通信等人类活动造成影响,目前科学家能够通过对太阳的观测和研究,预测太阳风的产生和运动,以便提前做好应对措施,在2022年10月,我国的太阳探测器卫星夸父一号也已经升空,它的主要目标也是观察太阳,它的主要任务是研究太阳磁场、耀斑以及日冕物质的抛射形成以及相互作用,随着人类科技的进步和发展,人类对太阳的了解将会越来越多,太阳可能隐藏着很多我们不知道的奥秘,不过小编认为,人类是地球上最有智慧的生命,人类的科技在不断的进步和发展,只要人类能够坚持不懈的努力下去,未来随着人类科技的进步,人类一定能够解开太阳系更多的奥秘,对此,大家有什么想说的吗?

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星空承载梦想

简介:本人爱好天文,擅长写科学领域的文章