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美国探测器“帕克”号在2021年11月间第10次飞过太阳附近 , 有媒体称它“成功进入了太阳大气层”、“触摸到了太阳” , 还有人称这里的温度高达摄氏93万度!
真是令人惊叹!一台人造航天器 , 它是如何抵挡住93万°C的高温而不熔毁 , 并且还成功向地球传回数据的?难道美国真的掌握了什么不得了的超前科技?
帕克探测器真的“摸”到了太阳?
在讲太阳之前 , 我先问你两个问题:中国天宫空间站是在地球大气层外飞行吗?空间站外边气体的温度是多少?
许多人会脱口而出:“地球大气层厚度100公里 , 空间站轨道高度约400公里 , 天宫当然是在大气层外飞行!空间站外边是真空 , 所以不存在气体温度 。 ”
实际上 , 不仅是天宫空间站 , 环绕地球周围的大多数卫星都在大气层内飞行 , 空间站外边并不是真空 , 这里每个立方厘米(小指头那么大)的空间里有多达8000个气体粒子 , 并且这里的气体温度非常高 , 白天能达到2500°C!怎么样 , 想不到吧?
国际空间站穿越极光
对高中地理还有印象的朋友应该还记得 , 地球大气层有一个“热层” , 它从80公里高度一直向上延伸到大约1000公里 。 由于太阳X射线和极紫外线的能量被完全吸收 , 热层的气体粒子被加热到2000°C以上 , 太阳风带电粒子与地球磁场作用产生绚丽的极光 。
为什么几千度的高温没有损坏航天器 , 航天员出舱活动在太空一呆就是好几个小时 , 为什么他们没有被烤焦?答案很简单:因为这里的高温气体太稀薄了 , 虽然温度很高 , 但不足以加热航天员的宇航服 。
中国航天员出舱工作
现在让我们回到太阳 。
太阳核心温度高达1500万°C , 同时有高达2650亿个大气压 。 在如此高温高压下 , 氢气的原子核被压到一起变成氦 , 同时因核聚变产生更多热能 。 太阳内部热能一点一点传输到表面的光球层时 , 它的温度变成不到6000°C , 也就是说我们抬头看到太阳最亮的部分 , 它的温度其实并不吓人 。
但有意思的是 , 从太阳光球层开始 , 越往外 , 温度越高 , 太阳大气(日冕)的温度最高能达到200万°C!
日冕的温度比太阳表面高许多倍
远离太阳表面的日冕怎么会有如此高的温度?实际上科学家也不知道这个问题的真正答案 。
一种观点认为是太阳内部发出的磁声波和阿尔文波(一种超低频的无线电波)持续加热太阳大气 , 从而产生高温等离子体;另一种理论说是太阳磁场在日冕中产生感应电流 , 当这个电流突然崩溃时 , 就以热能和波能的形式向外释放能量 。 类似的理论林林总总 , 但都是公说公有理 , 没人能证明自己是对的 。
太阳不断向外喷射粒子
就跟地球大气的热层类似 , 太阳日冕的温度虽然极高 , 但在远离太阳的位置由于气体极其稀薄 , 它的加热作用也比较有限 。
2018年 , 美国宇航局(NASA)耗资15亿美元打造“帕克”太阳探测器 , 希望让它飞进太阳的日冕 , 探测那里的磁场、等离子体、太阳风和高能粒子 , 搞清楚日冕是怎么被加热的 。
帕克探测器发射后以一个大的椭圆轨道绕着太阳飞行 , 靠金星的引力弹弓效应一点一点接近太阳 , 到2025年时 , 它会接近到距离太阳690万公里范围 。
帕克探测器靠金星引力接近太阳
经过3年多的飞行 , 2021年11月21日 , 帕克探测器第10次飞到了距离太阳表面850万公里的近日点 。 但是12月14日NASA公布的数据却是帕克4月29日(第8次)到达近日点时取得的 , 因为科学家们认为从那一次开始 , 帕克就算真正“触碰”到了太阳大气层的边缘 。
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