它將穿越百萬度的日冕層,近距離探測太陽,為什麼不怕被融化?

2020-12-08 觀而知生活

說到太陽,大家肯定都不陌生了。地球上超過百分之九十九的能量都是直接或者間接的來自太陽,可以說如果沒有太陽就不會有人類的文明。我們熟知的太陽,是太陽系的中心天體,它自身的質量就佔有太陽系總體質量的百分之九十九以上,體積是地球是130多萬倍,可以說是一個名副其實的大個子。但是由於其核心區域的高溫環境,人類一直以來都無法近距離的探測太陽。

太陽系

在兩年前,美國宇航局就對外宣布,他們將於2018年發射「帕克太陽探測器」。這個探測器是為了讓人類更好的認識太陽風的形成以及日冕的極端加熱機理,讓人類對太陽有更加深入的認識。帕克太陽探測器將十分深入的靠近太陽,進入太陽的大氣層去觀測這顆巨大的恆星,比人類歷史上任何一次都要更加深入。

為了能讓探測器成功的進入太陽的大氣層,帕克太陽探測器必須穿越日冕。日冕是太陽的大氣層最外部的區域,(其內部分別為色球層和光球層),它的厚度達到了幾百萬公裡。雖然是在太陽大氣層的最外部,但是日冕區域的溫度卻是極高的——類似於火焰的外焰溫度是最高的一樣,但是原理至今不明確,有可能是阿爾芬波傳遞能量導致的。那麼這就會有一個很大的問題——帕克太陽探測器怎麼樣才能順利穿越這個溫度高達百萬攝氏度的區域呢?探測器不會被烤融化嗎?

實際上,如果真的是需要抵禦百萬攝氏度的高溫,想必人類在千年之內都是無法探測太陽的。在太空中,粒子密度其實是非常低的,所以說在日冕層中行進的探測器也只會被很少的粒子所碰撞並且並將能量傳遞給探測器,這也使得帕克在面向太陽的隔熱板表面平均只會被加熱到大約1500攝氏度,這是人類完全可以處理的高溫。探測器的前端應用了某個應用物理學實驗室設計的隔熱材料,由兩塊巨大的碳纖維材料夾板構成,使得探測器在飛往太陽的過程中可以抵禦高達1500攝氏度的高溫。

到了今天,帕克已經離太陽越來越近了,相信人類將依靠科學不斷的深入認識、了解太陽。

相關焦點

  • 地球上能有什麼物質靠近太陽而不融化,甚至隔離太陽的熱量?
    太陽的內部結構由內到外分別是太陽的核心、輻射層、對流層;而太陽的大氣結構則分為光球層、色球層和日冕。我們所說的太陽的表面溫度是指我們能夠看到的光球層的溫度。太陽的光球層是一層不透明的氣體薄層,厚度有500千米,基本上所有的可見光都是從這一層發射出來的,我們也是根據這一層來確定太陽的邊界的。色球層的厚度是光球層的4倍,可見光的程度非常之低,僅有光球層的1%左右。
  • 一頭扎進太陽,為什麼帕克太陽探測器沒有融化?
    太陽是太陽系中最大的天體,佔有太陽系總質量的99.86%,作為太陽系的中心,太陽無時無刻都在散發著光和熱。據估計太陽的表面溫度達到了5500攝氏度,日冕層的溫度更是達到了1000000攝氏度。
  • 一頭扎進太陽,為什麼帕克太陽探測器沒有融化?
    太陽是太陽系中最大的天體,佔有太陽系總質量的99.86%,作為太陽系的中心,太陽無時無刻都在散發著光和熱。據估計太陽的表面溫度達到了5500攝氏度,日冕層的溫度更是達到了1000000攝氏度。但美國宇航局曾經向太陽發射過一個探測器——帕克探測器,目前它也成為了有史以來最接近太陽的航天探測器。相信很多人都會感到疑惑。為什麼帕克太陽探測器沒有被太陽的高溫所融化呢?
  • 為什麼太陽的日冕是最熱的層,當它離太陽的核心比其他層更遠?
    較冷的光球層(太陽的可見表面,我們看到太陽黑子)和覆蓋的色球層(我們最好看到突出物和較低的太陽大氣中的磁性結構)在很久以前就通過光譜觀測確定了溫度。例如,在日食期間看到的色球的特徵亮紅色很容易通過所謂的Balmer線從氫氣到大約6,000開爾文的材料發射。早在1867年,天文學家就在日食期間記錄了日冕的紅線和綠線,但他們無法將它們與任何已知的實驗室光譜聯繫起來。
  • 美歐兩探測器將近距離揭秘日冕、太陽風和太陽磁場—新聞—科學網
    為何日冕比太陽表面熱很多 據NASA官網近日消息,這兩款探測器都將研究太陽的外部大氣層——日冕。日冕的大部分行為都無法預測,科學家對其知之甚少。目前有兩大疑問尚待解開:日冕的溫度為什麼比太陽表面的溫度高很多?太陽風為何持續不斷地以極高的速度噴湧而出?
  • 太陽活動的新發現
    為了研究方便,一般把太陽分為6層:核反應區、輻射區、對流層、光球層、色球層和日冕。裡面3層屬於太陽內部結構,外面3層構成了太陽大氣。平時人們肉眼看到的太陽表面是光球層,溫度約為5500攝氏度;發生日全食時,太陽光球被月球遮住,人們才能看到日冕。日冕由一片稀薄的等離子體組成,厚達幾百萬千米,溫度高達上百萬攝氏度。日冕的高溫導致一種被稱為太陽風的等離子體流不斷被拋射到行星際空間。
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    太陽表面存在一種叫做「針狀體」的現象。這些「針」始於我們所看到的太陽表面,指向五到十公裡的高空。它們攜帶著來自太陽的聲音,轉瞬即逝。實際上,太陽是一個氣體星球,它的密度從內到外逐漸降低,並不存在一個清晰的表面。那麼我們為什麼會看到太陽的「表面」呢?
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    對於太陽的結構,我們平常描繪的太陽,是太陽色球層的邊界;在色球層之上,還存在日冕層,日冕層需要在日全食時,或者利用日冕儀才能看到。日冕層的厚度有幾個太陽半徑,其中內冕層延伸到2.3倍太陽半徑,大於2.3倍太陽半徑的日冕層稱之為外冕;日冕層的溫度高達150~200萬度,粒子密度約10^15每立方米。
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    太陽,是與我們關係最密切的一顆恆星,也是唯一一顆可以詳細研究的恆星。它為我們帶來了光明和溫暖,但同時也會對地球產生重大影響。我國第一顆綜合性太陽探測衛星——先進天基太陽天文臺(ASO-S)將於2022年發射升空,揭示太陽磁場、太陽耀斑和日冕物質拋射(一磁兩暴)的形成及相互關係。
  • 太陽的「噴嚏」——日冕物質拋射
    我們向金星和水星派出了探測器衛星。派探測車上了火星。我們飛越了木星的衛星,穿越了土星的光環,甚至拍到了冥王星上冰山的照片。但我們卻從未靠近頭頂上最重要的恆星——太陽。它能裝下100多萬個地球。在太陽中心極高的密度和壓力下,隨時都在進行著四個氫核聚變成一個氦核的熱核反應。所以太陽的核心就像一個最大的氫彈,想像數十億個氫彈每一秒都在爆炸,這樣的過程一直持續40億年。太陽內部巨大的核動力將好幾億噸的質量向外推去。但重力又抵消了推力,把質量向內拉。這兩種力目前處於完美的平衡狀態。任何一方失衡,都能導致地球上發生災難性事件。
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    我們向金星和水星派出了探測器衛星。派探測車上了火星。我們飛越了木星的衛星,穿越了土星的光環,甚至拍到了冥王星上冰山的照片。但我們卻從未靠近頭頂上最重要的恆星——太陽。太陽非常巨大,它的質量佔整個太陽系的99%。它能裝下100多萬個地球。在太陽中心極高的密度和壓力下,隨時都在進行著四個氫核聚變成一個氦核的熱核反應。
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    太陽耀斑是發生在太陽大氣(光球層、色球層、日冕)局部區域的一種快速劇烈的能量釋放過程,它可以在幾分鐘到幾十分鐘內釋放出1028~1032erg的能量,這些能量包括輻射能、動能、熱能和非熱能等。耀斑主要發生在太陽的色球層和日冕,但有些大耀斑在我們肉眼可見的光球層也會發生輻射增強,被稱之為白光耀斑,1859年9月1日英國天文學家理察C.卡靈頓(Richard C. Carrington)第一次觀測記錄到的太陽耀斑,就是一個白光耀斑。
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    美國宇航局的一艘太空船以前所未有的速度朝著太陽的方向飛去,試圖接近它,這是一個史無前例的任務。今年秋天,派克太陽探測器將直接穿過太陽的日冕或外層大氣的邊。最終它將在未來幾年內到達地表六百萬公裡範圍內,儘管有極端高溫和輻射它仍然可以保持涼爽,並且科學家可以以前所未有的方式來探索太陽。難怪科學家們認為這是太陽下最酷,最熱的任務,而且正如美國宇航局所說的有誰可以那麼近距離的接近太陽呢?這艘宇宙飛船是以91歲的天體物理學家尤金·帕克命名的,受到革命性的新型碳隔熱罩和其他高科技奇蹟的保護,該太空飛行器將於10月份飛過金星。
  • 冰火兩重天:為什麼日冕如此熾熱而日珥卻如此清涼?
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    其飛行軌道將以大約33度的傾角橫穿「黃道面」,從而可以一窺神秘的太陽南北極是個啥樣子。關於太陽的大氣外層 - 日冕層,有一個神秘的現象,讓太陽物理學家傷透了腦筋,百思不得其解。一般火焰,都是外層的溫度要低一些,越到內層溫度越高。而行星,比如地球也是這樣,大氣邊緣溫度極低,而地表溫度合適,但越往地底溫度越高,甚至地核因為高溫和壓力一直處於融化狀態(液態地核的轉動如同發電機一樣,產生地磁場從而能夠保護地球生命)。
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