帕克探测器完成首次“触摸”太阳的任务,到底是什么“感觉”?



帕克探测器完成首次“触摸”太阳的任务,到底是什么“感觉”?


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帕克探测器完成首次“触摸”太阳的任务,到底是什么“感觉”?


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帕克探测器完成首次“触摸”太阳的任务,到底是什么“感觉”?


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太阳是我们所在太阳系的绝对主宰 , 它以其占据整个太阳系质量99.86%的庞大身躯 , 在约束太阳系内各大天体行动的同时 , 也向整个空间释放着巨量的光和热 , 成为太阳系光明的来源 , 更是地球这颗活力星球能够孕育和发展生命的支撑力量 。
随着科学技术的发展 , 人类已经不满足探索月球、火星、金星这样的地球“近邻” , 对太阳进行探测也越来越成为人类共同的愿望 。 2018年8月 , 美国发射了帕克太阳探测器 , 经过3个月的飞行 , 第一次抵达太阳系边界的大气层 。 由于太阳的引力非常巨大 , 从目前的技术层面看 , 帕克探测器还不能一下子达到最接近太阳的轨道位置 , 需要借助金星的引力 , 不断调整和修正运行轨道 , 以螺旋形式逐渐接近太阳 , 预计将于2025年 , 在围绕太阳飞行24圈之后 , 最终抵达距离太阳最近的610万公里区域 。

大家知道 , 太阳的半径近70万公里 , 在它强大的引力以及强烈核聚变的加持下 , 其表面覆盖着一层厚厚的、呈现高度电离的高热“等离子气体云” , 构成了太阳浓密的大气层 。 根据粒子特性、温度的不同 , 太阳大气层又可以分为光球层、色球层和日冕层 , 其中光球层是太阳大气的最底层 , 厚度达500公里以上 , 这一层所发出的太阳光线的亮度和携带的能量最强 , 我们从地球上看到的光辉的太阳 , 其实就是太阳的光球层 。 不过 , 在光球层与色球层的交界处 , 温度比较低 , 只有4500摄氏度左右 , 而随着高度的增加 , 太阳大气层的温度迅速升高 , 在到达日冕层底部时 , 可以达到上百万摄氏度 。

目前 , 帕克探测器已经处于围绕太阳运行的第8圈 , 与太阳的距离拉近到1300万公里 , 已经处于太阳的大气层范围内 , 准确地说已经进入到太阳的日冕层外围 。 这是人类发射的探测器 , 第一次与太阳的大气层进行“亲密接触” 。

通过太阳内部时刻发生的核聚变 , 大量的高能粒子向外喷射而出 , 而在巨大的辐射压影响下 , 在距离太阳一定距离内的大气层中 , 存在着一个临界区域 , 一旦高能粒子流通过这个临界区 , 那么就不能再在重力和磁场的作用下重新返回太阳内部 , 而是以太阳风的形式向宇宙四面八方飞散 , 再也回不来了 , 这个临界的区域被定义为“阿尔文界面” 。

帕克太阳探测器总质量为640公斤 , 上面携带着众多精密仪器设备 , 绝大部分都是用来监测太阳高能粒子运动状态和规律的 , 比如测量太阳风的阿尔法粒子与质子调查器、太阳风宽视场成像仪、电磁场调查仪等等 , 通过近距离或者身处太阳大气层中 , 可以实地观测太阳的磁场和高能粒子特性 , 同时还可以据此分析太阳大气层的精确结构和组成 , 这对于揭示太阳风形成的内在机理和物理机制具有重大意义 , 是其它天文望远镜所不能代替的 。

在进入日冕层的上部以后 , 帕克探测器传回了相关数据 , 使科学家们解决了长期以来困扰的一个难题 , 那就是关于太阳阿尔文界面所在的位置 。 通过传回的数据 , 科学家们判断 , 帕克探测器所处的距离太阳表面1300公里区域 , 实际上已经穿越了阿尔文界面 , 在这里探测器观测到了高能粒子流能量聚集的不均匀状态 , 存在着类似“波峰”和“波谷”的情况 , 另外还观测到了太阳大气层存在的“伪流” , 也就是可以在发生日全食时 , 从地球借助望远镜看到的太阳表面存在的巨大气体喷流现象 。

【帕克探测器完成首次“触摸”太阳的任务,到底是什么“感觉”?】虽然帕克探测器进入到太阳的日冕层 , 但还仅仅是上层空间 , 这里无论是温度 , 还是高能粒子流的冲击 , 都对探测器带来了极大的考验 , 在坚持几个小时之后 , 不得不按照原有的飞行计划远离这个区域 , 最后再在未来的某个时期 , 以螺旋飞行模式使其近日点进一步降低 , 可以对更深层的太阳大气展开详细研究 。

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