帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化?

2024年02月14日22:15:10 科学 1707

太阳与我们朝夕相处,但人们很少去直视它的存在。神话中的夸父曾试图拼命追赶它,但因为身处地球逃离不了引力作用,只是徒劳的做无用功。

科技发达后,人类知道太阳作为恒星其温度很高,可以说任何物体与之接近都会化为一缕青烟。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

(帕克和太阳效果图)

纵然如此,现代的科学家依然像夸父一样,朝着太阳进发,要近距离一睹太阳的芳容。

古有夸父追日,现有帕克飞日

2018年8月,NASA的太阳探测器“帕克”升空,而后便朝着太阳一刻不停的飞去。帕克的任务,就是尽可能的接近太阳,而后对其展开观察研究。

人类的技术还未能彻底进入太阳内层,探测器飞抵太阳,距离其表层还有616万公里。

假设将太阳和地球间的距离按比例缩小到1米范围,探测器和太阳之间的距离是4厘米。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

所以,听起来距离太阳还很遥远,但实际上已经很近。上世纪70年代发射的太阳神探测器,它飞抵太阳最近处的距离是4300万公里。

由于帕克飞抵太阳更近,势必就会遭遇更强烈的高温。为了应对这种情况,科学家在设计时,专门在探测器的表面安装了隔板,这可以帮助探测器抵御至少1300℃的高温。

帕克“奔跑”的速度也很快,每秒能达到190公里,每小时可以达到69万公里,速度在所有人造飞行器中已是最快的那个了。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

从人类的角度看即便已经很快了,但是从2018年升空到抵近太阳,中间也要走六七年的时间。

2021年底,帕克进入了太阳的日冕层,这也是人类第一个进入太阳大气层外圈的飞行器。这个区域距离太阳的表面,还有1300万公里。

通过此前传输回来的数据,科学家发现日冕的边缘并非平滑的球体,它的表面布满了刺突和谷地。这一区域既有太阳引力在发挥作用,也有磁力遏制的其他太阳物质。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

只不过此处太阳的束缚力已经微弱,所以很多从太阳内部被抛洒出来的物质,都聚集在了日冕的边缘地带。帕克探测器此前已飞过了这个临界点,现在它依然在朝着太阳前进。

在这个飞行过程中,帕克也不断给太阳拍摄全身照,相比于此前的照片,新的照片都是最接近太阳的。2020年7月时,一系列照片就被公布了。

科学家对这些照片视若珍宝,图像资料能够将太阳的大气层拼接起来,可以帮助科学家深入了解太阳的大气,以及太阳的大气是如何对整个太阳系产生影响的。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

这些照片,也让科学家发现了遍布太阳表面的太阳耀斑。有科学家将这种小型的耀斑戏称为“篝火”,因为大型的高能耀斑,要比前者高出几百万乃至几十亿倍。

科学家还不清楚是什么原因导致了小型耀斑,但这些耀斑却遍布太阳表面的各个地方。显而易见的是,如果不是帕克尽可能的飞抵太阳,科学家也无法了解这么多的情况和问题。

而这些,仅仅是帕克飞日任务的很小一部分。它正式的任务,还要等到更近距离的接触太阳后才能展开。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

科学家试图了解三个问题

帕克飞抵太阳,科学家试图通过它了解太阳身上的三个谜团。

第一个谜团是,远距离的温度为何比近距离的温度高。人类所掌握的常识是,不管是一堆火还是其他发热物体,距离它越近温度也越高,反之温度会越低。

太阳却不遵循这个规律。太阳的光球层接近内部,这一区域的温度在5500℃左右。可如果向太阳的外层区域转移,来到最外面的日冕区域,这里的温度竟然能达到200万摄氏度。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

距离太阳内部那么远,温度却比靠近太阳的区域还要高,而且高到近乎离谱,这背后的原因是什么,目前还是一个未解之谜。有待于帕克抵近太阳后,能帮助科学家寻获破解谜团的关键线索。

第二个谜团,是围绕太阳风的形成机理展开研究探索的。太阳一直在向外喷射带磁性的粒子,这些粒子在太空中能高速运行,因此才被称之为太阳风。

每当太阳风抵达地球表面,与后者磁场发生反应,人类才能在高纬度地区看到漂亮的极光。但如果太阳风过于猛烈,磁性强的粒子会影响卫星乃至地面的一切通讯和电力设施。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

太阳风是如何形成的,磁性粒子为何能拥有高速运行的能力,背后究竟是什么在推动这一切,科学家也很想知道。

如果真能让科学家探测到太阳风的机理,未来对太阳风的爆发进行更精准的预测,这样才能让地球进行防范,把相关损失降低到最小。但能否做到这样,还要看帕克下一步传回来的数据是什么样的。最后,帕克还将对太空的天气现象进行研究。

可要想抵近太阳探索这些谜团,帕克首先得保护好自己才行。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

(太阳风吹过,地球高纬度地区就能形成极光)

隔热层外侧的温度只有29℃

帕克飞往太阳,在接近这颗火球的时候,并不是朝着它直飞而去,而是绕着太阳转圈,逐步接近太阳的大气层。在这个过程中,帕克在太阳的大气层内外侧是反复进出的。

纵然不是直接朝着太阳飞,但科学家也知道,帕克需要接受高温挑战。半个多世纪以来,人类一直想向太阳发射探测器,但苦于隔热技术不过关,往往在距离太阳很远的地方,探测器就会在高温中解体。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

如今帕克能飞日,主要得益于材料科学取得了大的进展。利用全新的材料,探测器整体拥有了隔离高温的保护层。

造型设计上,帕克结构就像一块夹心饼干。面向太阳的那一侧,外部安装了隔热罩,整体厚度有12厘米,这是一种碳复合材料,两块碳纤维面板之间,夹着一层厚度为11.4厘米的碳复合泡沫。

正是凭借着它的存在,当帕克的一面面向太阳,它可以耐受1371℃的高温。而在探测器的另一侧,温度只有29℃。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

根据此前的规划,帕克将在2024年底,最终抵近距离太阳表面616万公里处。此前,还没有任何人造物体能够如此近距离的靠近太阳。

过去夸父追,现在探测器飞,人类穷尽一切智慧接近太阳,并不仅仅是想感受它的“热情似火”。

人类为什么要探测太阳

帕克探测器,其名字源自一位太阳物理学家,这位科学家在2022年去世了,而彼时的帕克还正在飞往太阳的路上。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

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,起到了奠基性的作用。2018年帕克探测器发射时,帕克本人也亲临了发射现场观看。

帕克的发现之所以颠覆性的,是因为他的理论改变了科学界对太阳的认知。20世纪早期,科学界认为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平衡,进而使得太阳大气处于静止状态。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

到上世纪50年代,有科学家对上述理论提出了不同的看法。德国的科学家路德维希·比尔曼观察彗星的尾巴发现,所有彗星的尾巴都是背向太阳的。

比尔曼于是大胆猜测,是太阳风造成了这种原因,它吹动了彗星的尾巴,让后者的方向与太阳的方向相对。这一理论过于颠覆性,提出后并没有得到主流科学界的认可。

在芝加哥大学,科学家约翰·辛普森,想让自己的学生通过论证去证明比尔曼的理论是错误的。而这个学生,正是尤金·帕克。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

帕克本来也是认可太阳大气静止观点的,然而经过计算后却发现,如果按照原来的理论去推算,太阳大气的压强将能延伸到无穷远的地方,这明显是矛盾和不符合逻辑的。

于是帕克转而去深入研究比尔曼的假说,并且根据这一理论进一步推断出,太阳的大气不是静止而是处于活跃状态。

帕克认为太阳在不断向外抛射粒子,这些粒子在脱离太阳的引力后会加速,在地球附近可以达到每秒几百公里。最终,帕克将这高速运行的粒子命名为太阳风。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

老师原本是让他去论证错误的,没想到却得出了相反的结论,帕克的观点也遭到了科学界的质疑。直到上世纪60年代,水手二号在飞往金星的过程中,对太阳进行了连续100多天的观测,而且还监测到了每秒400到700公里的带电粒子流。

这彻底证实了帕克此前的理论是正确的,他也由此成为太阳风研究的奠基人。时至今日,人类只知道太阳风存在,可对它真正形成的机理依然一无所知。

现在的人类和地球,只能被动接受太阳风的“吹拂”。有时候它是微风徐徐,有时候则是狂风肆虐。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

比如在2022年初,太阳风引发了强烈的地磁暴,马斯克至少40颗星链卫星,还没有到达预定轨道,就被太阳风给彻底“吹”坏了。

太阳的暴脾气和难以捉摸,正是科学家想探究太阳的动因。地面观测不具备优势,而近距离的探测器,则能缩短观测距离,这一近距离优势,可以探测到太阳风的初始性质,可以帮助科学家加深对太阳活动的认知。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

结语

2022年10月,我国的太阳探测卫星“夸父一号”也已升空,它的目标任务也是观察太阳。

夸父一号的任务,主要研究太阳磁场、耀斑以及日冕物质的抛射形成以及相互作用。和帕克探测器不同的是,夸父一号由于探测目标和任务不同,无需抵近太阳。

卫星可以为太空天气预报提供支持,可以将太阳风对航天、通讯、导航等空间科技活动的影响降到最低。

帕克探测器正在接近太阳!2024年底达到最近,为何不会被熔化? - 天天要闻

而上述的探测活动,仅仅是拉开了探测太阳的帷幕,未来太阳的很多谜团,还需要科学界进一步去推动研究。


参考资料:

《帕克探测器将首次“触摸”太阳 试图厘清三大问题》 科技日报 2018年8月13日
《我国成功发射综合性太阳探测卫星“夸父一号”》 中国科学院 2022年10月9日

科学分类资讯推荐

我国团队研发出眼动追踪隐形眼镜,动动眼睛就能“控制”物体 - 天天要闻

我国团队研发出眼动追踪隐形眼镜,动动眼睛就能“控制”物体

IT之家 5 月 16 日消息,IT之家从南京大学官网获悉,近日,南京大学联合江苏省人民医院、南京航空航天大学的研究团队研发出一种具有眼动追踪功能的隐形眼镜,外观和普通隐形眼镜无异,基于频率编码策略和球面共形的微纳加工制备工艺,该隐形眼镜具有无线无源、轻量无感、柔软安全的特点,能够实现高精度的眼动追踪和眼动命...
大降数字孪生模拟成本,NVIDIA晒助攻科学研究新进展!加速全球量子计算超算 - 天天要闻

大降数字孪生模拟成本,NVIDIA晒助攻科学研究新进展!加速全球量子计算超算

智东西(公众号:zhidxcom)作者 | ZeR0编辑 | 漠影智东西5月16日报道,NVIDIA本周在国际超算大会ISC 2024上公布了多项科学计算、量子计算相关进展,包括科研人员利用NVIDIA技术将生成式AI应用于代码生成、天气预报、遗传学和材料科学领域的高性能计算(HPC)工作,以及通过开源的NVIDIA CUDA-Q量子计算平台助力国家级超算.
《黄河三角洲的生物多样性保护》白皮书正式发布 - 天天要闻

《黄河三角洲的生物多样性保护》白皮书正式发布

5月16日上午,山东省2024年国际生物多样性日宣传活动在济宁市微山湖国家湿地公园举行。活动现场,《黄河三角洲的生物多样性保护》白皮书正式发布。 黄河是中华民族的母亲河,是中华文明的摇篮。黄河三角洲位于黄河入海口,是我国近原生态大河河口,保存了完整的陆、海、河三角洲生态系统,拥有中国乃至世界暖温带最广阔、...
反重力技术能否成功?一旦实现每秒94公里,7周就能到达火星 - 天天要闻

反重力技术能否成功?一旦实现每秒94公里,7周就能到达火星

【什么是反重力引擎?】说起EmDrive这玩意儿,它可是从1998年就开始有动静了,得归功于英国的那个物理学家肖耶尔。这玩意的原理说起来也挺玄乎的,就是在一个封闭的金属盒子里,咱们用特定的方法弄点微弱的射频电磁波进去,结果你猜怎么着?那盒子里头就能产生个咱也说不清的推力。
中国科协再度澄清阿波罗登月真相 - 天天要闻

中国科协再度澄清阿波罗登月真相

近年来,随着互联网的飞速发展,信息传播的速度与广度达到了前所未有的高度,与此同时,历史事件的争议与谣言也得以迅速发酵,其中之一便是美国阿波罗登月计划的真实性问题。近期,关于这一人类航天史上的里程碑事件是否为一场精心策划的骗局,再次在网络上掀起波澜。
2024年现代科技馆体系联合行动举办“礼赞科学家”主题科普活动 - 天天要闻

2024年现代科技馆体系联合行动举办“礼赞科学家”主题科普活动

中新网北京5月16日电 (记者 孙自法)记者从中国科技馆处获悉,2024年现代科技馆体系联合行动“礼赞科学家”主题科普活动主场活动15日在宁夏银川举办。2024年现代科技馆体系联合行动举办“礼赞科学家”主题科普活动。中国科技馆/供图  活动期间,宁夏科技馆携手中国科技馆和江西、甘肃、河北及郑州等省市科技馆的全国科技馆...
鲁长友在调研石墨产业发展时强调 加快推进石墨产业向中高端迈进 全力打造百亿级石墨生产加工基地 - 天天要闻

鲁长友在调研石墨产业发展时强调 加快推进石墨产业向中高端迈进 全力打造百亿级石墨生产加工基地

5月15日,市委书记鲁长友到恒山区、滴道区调研检查石墨产业发展、安全生产等工作,研究推进石墨产业专班工作。他强调,要深入学习贯彻习近平总书记视察我省期间重要讲话重要指示精神,把坚持高质量发展作为新时代的硬道理,加快推进石墨产业向中高端迈进,积极培育发展新质生产力,全力打造百亿级石墨生产加工基地和全国最...