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帕克探測器“登陸”太陽,周圍溫度百萬度,繼續靠近,有新發現

生活中,人們對溫度的感知程度,相比其他溼度等物理量,要明顯得多。零下20℃的冬天,寒風刺骨,這是對低溫度的認知,而在電視畫面中,我們看到鍊鋼爐火紅的鋼水,溫度達到了1500℃,這是對高溫的認知。

盡情地發揮你的想象力,在你的認知中,帶給我們無盡光和熱的太陽,其溫度到底有多高呢?

認識太陽

地球離太陽的距離很遠很遠,有1。5億公里,而在地球上,所獲得的太陽輻射能量,僅僅只有太陽總輻射能量的22億分之一。

太陽光穿過層層阻礙,照射到地球表面,讓地球處於50℃以下的適宜溫度,也因此孕育了地球上的一切生命。

可以想象,太陽光穿透如此遠的距離,這麼多阻隔,輻射到地球,還能夠讓地球維持一個比較高的溫度,特別是處於夏季的半球和赤道地區,地球表面的溫度接近50℃。

因此,如果來到太陽表面,那溫度確實是我們無法想象的。

在瞭解太陽溫度前,先要了解下太陽的結構。

太陽由核反應區,輻射區,對流區,太陽大氣層組成。

太陽的核心是核反應區,核心溫度很高,每一秒都有6億噸物質釋放能量,其最高溫度達到了2000萬攝氏度。

核心以外,很大體積是輻射區,輻射區和對流區溫度開始有所衰減,不過溫度也有約700萬攝氏度到200萬攝氏度之間。

太陽大氣層由內向外分別是溫度極小區,色球層,過渡區,日冕層,太陽圈,溫度從150萬攝氏度到5500攝氏度之間。

探測器測量太陽

美國科學家尤金·帕克有個新奇的想法,是否可以採用探測器。

這一想法,聽起來是那麼的不可思議,畢竟太陽的溫度那麼高,任何東西靠近它,都會有直接融化的可能。

不過,帕克可不是一個空想家,有了這個目標,帕克開始著手研究太陽特性和規律,1958年,首次預測到了太陽風的存在,隨著研究的不斷深入,陸續揭開了關於太陽的無數秘密。

事實上,已經有很多探測器到訪過木星、土星等星球,有了這些科研基礎,讓帕克更加堅定了信心,想要研發出一款探測器,到太陽表面去一探究竟。

2018年,這個時候,科學家帕克已經90歲高齡了,不過他研究太陽探測器的步伐從未停止。

在這一年,他宣佈太陽探測器設計和製造已經完成,並且已經具備了發射條件。

8月11日,在帕克教授的見證下,以他自己名字命名的帕克探測器升空,在萬眾矚目之下,開始了它的近日旅行。

但是,儘管帕克探測器已經發射升空,人們對這個探測器還是有一連串的問號。它在其追日過程中,怎樣才能夠保護自己不被太陽日冕區那近百萬攝氏度高溫燒壞,帕克探測器與太陽接觸的最近距離有多少,到底需要多久才能到達目的地?

與太陽親密接觸

太陽本身就是一個巨大氣體組成的氣團,並不像其他星球一樣,有一個堅硬的外殼,帕克號探測器是無法真正實現“登陸”,最終,探測器會到達距離600萬公里的日冕區,在這裡與太陽深情對視,這個位置是距離太陽表面約9個半太陽半徑的上方,這也是人類首次如此近距離看到太陽。

雖然不能與太陽更為親密的接觸,但是,帕克探測器算是進入了太陽大氣的深層領地了,人類與太陽之間的距離又更近了一步。

舉個更形象例子,冬天取暖的篝火,你在距離1米的地方已經很熱了,而帕克探測器相當於在距離篝火4釐米的距離,類比到太陽系,帕克探測器已經是目前能夠到達太陽最近的物體了,而離太陽最近的星球、水星,都相當於有40釐米的距離。

百萬攝氏度是如何抵擋的?

在完成探測任務的時候,帕克探測器停留在日冕區的近圓軌道,而日冕區溫度高達百萬攝氏度,帕克探測器也要抵擋百萬攝氏度的溫度嗎?

而目前地球上,還沒有發現有能夠耐百萬攝氏度的材料,不過事實是,百萬攝氏度這個數字只是日冕物質運動的動力學描述,也只是意味著其中的粒子熱運動速度極高而已。

如果在日冕的低密度環境下,就算是手持溫度計,前去測量溫度,最終得到的,可能也不是什麼太可怕的讀數。

根據計算得到,帕克探測器到達的最終目的地,其輻射強度是地球的520倍,折算下來,其溫度達到了1400℃左右,這個溫度已經超過了地球上95%以上的材料熔點。

隔熱裝置必不可少

進了日冕區,探測器主要是受到了輻射熱,要阻隔輻射熱,也並不是沒有辦法,可以使用低導熱係數陶瓷基複合材料,來達到隔熱的效果。

1400℃的情況下,沒有哪一種金屬材料能夠做到,在這麼高的溫度下不融化。

因此,在探測器最前端,裝置碳纖維複合材料隔熱罩,一個11。43釐米厚的隔熱罩,能夠阻擋大多數輻射熱,透過這樣的處理,在探測器陰影下,溫度僅有30多攝氏度,正好滿足了探測器裝置工作最佳溫度。

太陽能電池遇上麻煩

我們知道,航天探測器使用的能量,一般都是來自太陽能,並透過蓄電池儲存能量,而帕克探測器也遇到一個棘手的問題,如果開啟太陽能光伏板,光伏板不能抵抗1500℃的日冕區環境溫度,但是如果不開啟光伏板探測器,那就意味著有沒有能量。

在研發過程中,帕克探測器工程師嘗試了很多種手段,最終找到了解決問題的辦法。

新發現

如今,帕克探測器已經在太空中遨遊了2年多時間了,儘管它目前還沒有達到目的地,不過還是有了很多新發現。

1。無塵區域,科學家此前一直認為人類之所以能夠看到太陽,是因為天空中充滿了塵埃,帕克探測器告訴我們,太陽周圍有一個無塵區域;

2。太陽風的新特點,太陽風是帕克教授首次發現,帕克探測器觀測到太陽擴散出來的磁力線,以迴旋的方式運動,幾秒鐘就有180度;

3。太陽風加速,此前科學家一直認為:太陽赤道附近太陽風為450公里每秒,屬於低速運動,而帕克探測器發現,在極地附近有高度太陽風,最高能到達900公里每秒;

4。

太陽外面的大氣層,從裡向外分為光球,色球,過渡區,以及日冕。

寫在最後

帕克探測器正在按照既定規劃往前走,接下來的時間,讓我們拭目以待,期待它能夠帶給人們更多新發現,解開人們心中一個又一個謎團。