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距離太陽表面僅800萬公里,探測器拍到奇幻影像,刷新人類的認知!
2024/04/17

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現代科學認為,我們的宇宙誕生于138億年前,在138億年前,有一顆奇點發生了爆炸,奇點是一個質量無限大、能量無限大、熱量無限大、密度無限大、體積無限小的點,這個點爆炸以后,我們的宇宙快速的向四周膨脹,經過138億年的時間,宇宙才膨脹成我們現在所看到的樣子,宇宙中的天體都是在宇宙大爆炸之后形成的,我們的地球其實就是太陽系中的一顆行星,在太陽系中一共有八大行星,它們分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星,在海王星的外面還有一顆冥王星,冥王星也屬于一顆行星,後來科學家認為冥王星的體積和質量都太小了,于是將它們踢出了行星的行列。在太陽系的八大行星當中,地球是唯一一顆誕生了生命的星球。

地球之所以能夠誕生生命,和地球的環境有很大的關系,人類作為地球上最有智慧的生命,從誕生以后就開始不斷的研究和探索世界的奧秘,現在人類已經能夠走出地球探索宇宙,這說明人類科技發展的速度是很快的,當人類走出地球之后,人類的好奇心被浩瀚的宇宙所吸引,從此之后,人類踏上了探索宇宙的道路,不過由于人類的科技還不夠發達,所以現在人類只能夠在太陽系內進行探索,太陽系中,最為神秘的天體就是太陽,太陽誕生于50億年前,它的質量占到了太陽系總質量的百分之99.86,剩下的八大行星和其它物質占到了太陽系總質量的百分之0.14,從占比上我們就能夠看出,太陽的質量是非常大的。根據科學家的推測得出,太陽是從上一代死亡后的恒星殘骸中誕生的。

因為在太陽系中存在著重元素,而重元素只能是一顆大質量恒星死亡以后形成,包括地球上的所有物質,一般來說,第一代恒星的壽命都比較短,第一代恒星壽命終結時,核心無法繼續進行核聚變釋放能量,最終在鐵元素停止,這時候引力開始占據了主導地位,恒星瓦解,接著便發生了極強的超新星爆發,這種超強的爆發將周圍剩下未消耗的氫和核心所制造的重元素拋向太空,形成了一個長達數光年的星云,在50億年前,這片星云受到了某種外力的擾動(科學家認為是附近超新星爆發的沖擊波),星云內部開始出現了一個高密度區域,在引力的作用下,大量的星云開始逐漸向高密度區域坍縮,因為角動量守恒,星云在收縮的同時,旋轉不斷的加快。

慢慢的形成了一個盤形結構,在他的中心區域,物質也慢慢變得越來越多,最終變成了一個超密度球體,這就是太陽胚胎,這個過程大約持續了近1000萬年,太陽從誕生以后就開始不斷的釋放光和熱,到現在為止,我們的太陽已經燃燒了50億年的時間,正是因為太陽釋放的光和熱使得地球能夠誕生生命,為了探索太陽的奧秘,科學家們也做了很多努力,科學家專門發射了帕克探測器對太陽進行研究,作為第一架飛入太陽日冕的飛機,帕克太陽探測器是世界上最先進探測器清單中的必備品。

它也是美國宇航局于2018年發射的,目的是觀察太陽日冕的活動。2009年財政預算中宣布,該項目預計耗資15億美元。從發射到到達日冕需要7年的時間。

在此期間,帕克太陽探測器將圍繞金星飛行7次,圍繞太陽飛行24次,每一圈都將更接近太陽,直到到達日冕。該探測器的最高飛行速度為每秒101英里(163公里),相當于每小時364621英里(586000公里)。這已經是人類發射的最快探測器了,帕克探測器超高的飛行速度只是在太陽引力的加速作用下產生的記錄,其實,當探測器接近大質量的天體時,速度都會加快,這就是引力彈弓效應,所謂引力彈弓效應就是利用行星的引力來給探測器進行加速,將它甩向下一個目標。我們知道當探測器在接近行星時,會被該行星的引力所吸引,由于行星在不停的公轉,其速度達到了每小時上萬公里,而探測器在離開該行星時候,將會獲得該行星的公轉速度,從而達到加速度作用,就相當于把行星當作「引力助推器」

,像彈弓一樣將它彈出去。

帕克探測器多次借助了金星的引力彈弓為自己減速,進而使自己軌道的近日點逐漸向太陽表面接近,在2021年4月,帕克探測器穿過太陽大氣的最外層,也就是日冕,并因此成為了人類唯一一個和太陽直接發生接觸的探測器,太陽日冕層是太陽大氣的外層,位于太陽表面的光球層之上,和光球層相比,日面層具有更低的密度和更高的溫度,由于極其高的溫度,日冕層以可見光無法直接觀察到的紫外線和X射線形式輻射能量,太陽日冕層的主要組成是氣體,其中主要包括氫和氦,除此之外還包含了一小部分重元素,太陽日冕層的溫度相比太陽表面的光球層要高的多,在光球層,太陽表面的溫度大約是5500攝氏度,而在日冕層,溫度能夠超過一百萬攝氏度,這一現象被稱為是太陽日冕層的溫度逆轉問題,目前還是科學家探索的謎團之一。

時至今日,帕克探測器已經傳回了大量的觀測數據,極大地提升了我們對太陽的認知。近日的一項研究表明,在一次穿越日冕拋射物的過程中,帕克探測器拍到一段奇幻影像。這段影像是帕克探測器利用它的「寬視場成像儀」 (WISPR)拍攝的,當時它距離太陽表面僅800萬公里左右,大概只相當于太陽半徑的11.5倍,從影像中可以看到,在日冕拋射物之中存在著一個旋渦狀結構「呼嘯而過」,看上去很是奇幻,考慮到太陽的體積,我們不難想象出這個旋渦狀結構的巨大。那麼,這個巨大的旋渦狀結構到底是個啥呢?在經過深入研究之后,科學家給出的解釋是:這應該是一種稱為「開爾文-亥姆霍茲不穩定性」的現象。這種現象的英文為「Kelvin–Helmholtz instability」

,為方便描述,我們不妨將其簡稱為「KHI」。

「KHI」是流體動力學的一種現象,簡單來說就是:當存在兩層流速不同的流體時,在它們的接觸界面上就可能產生波動,進而變得不穩定,太陽在發光發熱的同時,也會不停的向四面八方釋放大量的高速帶電粒子流,也被稱為是太陽風,太陽風的主要構成是質子、電子、還有部分氫原子核,是從太陽的日冕層吹出來的等離子體,速度200KM到800KM每秒,雖然太陽風非常稀薄,但是刮起來超猛,在地球的12級台風還要快,彗星就是被這樣猛烈的太陽風一點一點剝離物質,太陽風就是恒星風,所有恒星形成后就開始向四周刮起恒星風,這讓恒星有點過河拆橋的感覺。

其實恒星風在某種程度上也是在保護整個星系,比如說太陽系的日冕層由太陽風的輻射粒子抵擋著外太空吹入的高能射線,在日球層形成了一個高能火墻,由于粒子碰撞使其溫度達到了49274攝氏度,因為太陽風的保護,使得我們沒有被外太空的高能射線輻射。不過太陽風對于人類來說也是有一定威脅的,最著名的超級太陽風暴事件發生于1859年,名為卡靈頓事件,這一時期,正處于太陽第十個太陽周期,太陽的日冕物質拋射導致了恐怖的地磁風暴,像這種規模的超級太陽風暴發生在目前,一定會造成大范圍的停電,首先在8分鐘后抵達的太陽耀斑電池輻射會增強無線電波的吸收,導致向陽面無線電通訊中斷,在這種情況下,各種信息的傳遞都會變得非常困難。

除此之外,高能粒子會直接對衛星、空間站宇航員和太空中的太陽能電池板造成毀滅性的破壞,而且日冕物質拋射引發的地磁暴會摧毀人類的電網,甚至會對石油管道造成破壞,超級太陽風暴對地球的影響非常明顯,如果它足夠強,甚至能夠讓全球在片刻之間陷入短暫的停電期間,帕克太陽探測器給人類傳回了很多關于太陽的信息,通過這些信息,科學家對太陽有了更加深入的了解,在太陽的邊界,也就是阿爾文表面,充滿了褶皺,看到這里,相信很多人都會產生一個疑問,就是為什麼帕克太陽探測器沒有被太陽的高溫融化?這其實和探測器的設計有關系,首先,它的熱盾是由一種特殊的「碳復合材料」

制成,可以承受高達1400度的高溫。

同時,它還搭載了一些先進的科學儀器,如「電磁場調查」(FIELDS)和「太陽風電子、阿爾法粒子與質子調查」(SWEAP)等,用于采集太陽大氣層、磁場和太陽風等方面的數據。太陽表面的溫度非常高,約為5,500℃。這個溫度是由太陽內部核心的高壓和高溫引起的核聚變反應所產生的能量釋放所致。這種高溫和強烈的輻射給太陽探測器帶來了挑戰,特別是對于帕克太陽探測器,它將進入太陽大氣層的高溫和高能粒子區域。所以科學家在設計探測器時,已經提前做好措施,科學家使用冷卻系統來控制探測器的溫度,以確保能夠正常運行。而且探測器還需要具有足夠的輻射防護來防止輻射對電子設備的干擾。帕克探測器的研發和使用,對于人類深入了解太陽、探索宇宙方面有非常重要的意義。

根據科學家的研究我們能夠知道,太陽的壽命還剩下50億年的時間,太陽之所以能夠燃燒這麼長時間,主要是因為太陽內部核聚變的反應,核聚變是一種核反應,通過這種反應,兩個或更多輕元素的核聚合在一起,形成一個較重元素的核,伴隨著巨大的能量釋放。溫度和壓力條件: 核聚變發生在極端的溫度和壓力條件下,太陽的核心溫度高達1500萬攝氏度,這種高溫是必要的,以克服帶正電荷的原子核之間的電靜力排斥力,從而使核聚變反應發生。太陽內部的核聚變主要是通過質子-質子鏈核聚變來實現的,這個過程涉及四個連續的核反應,其中質子核互相融合,形成氦核。這些反應序列在太陽內部形成了氫轉變為氦的鏈式過程。

在質子-質子鏈核聚變過程中,一小部分質子通過核反應融合成氦核,并釋放出能量。這些能量以光和其他電磁輻射,的形式傳播到太陽表面,向太空輻射出去,成為太陽光的來源。太陽對于人類來說至關重要,現在人類正在積極的研究和探索太陽的奧秘,不過由于太陽距離地球比較遙遠,而且太陽溫度非常高,所以想要徹底破解太陽的奧秘,還需要人類繼續努力才行,小編認為,人類作為地球上最有智慧的生命,從誕生以后就開始不斷的研究和探索世界的奧秘,雖然現在人類還無法解開太陽系的全部奧秘,但是只要人類能夠堅持不懈的努力下去,未來隨著人類科技的進步和發展,人類一定能夠解開太陽系的所有奧秘,希望這一天能夠早日到來,對此,大家有什麼想說的嗎?

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