11.07 “帕克”憑什麼能夠到達溫度高達100萬攝氏度的太陽日冕層?

斗轉星移,咫尺深空,人類從未停止過探索

“帕克”憑什麼能夠到達溫度高達100萬攝氏度的太陽日冕層?

帕克進入太陽軌道模擬圖

2018年8月12日,人類歷史上第一艘太陽探測器“帕克”發射升空,預計將於2024年進入預定軌道,然後進入日冕範圍。帕克是真正意義上的恆星探測器,因此帕克的發射也標誌著人類真正步入探測恆星階段。

然而問題來了,地球上熔點最高的材料鉿合金的熔點僅為4215攝氏度,太陽表面溫度大概是5570攝氏度,日冕層的溫度更是達到了恐怖的100萬度,帕克探測器怎麼就能夠去探測太陽呢?秘密其實很簡單。

太陽的構造

首先我們得從太陽的結構說起,太陽其實是由大量的氫和氦組成,按理說它屬於氣態恆星,但這種說法不夠嚴謹。科學家認為太陽是一種等離子體(超氣體),這裡我們不去詳細說明。但是幾乎所有的天體的結構大致都為內核部分、表層和大氣所組成,太陽也是如此。太陽由內核、輻射區、對流層、太陽大氣組成。太陽大氣由裡到外又分為光球層、色球層和日冕,帕克此行的目標是要進入太陽大氣的日冕層,日冕層的溫度大約為100萬攝氏度。

“帕克”憑什麼能夠到達溫度高達100萬攝氏度的太陽日冕層?

“帕克”憑什麼能夠到達溫度高達100萬攝氏度的太陽日冕層?

什麼是溫度?

溫度的高低其實就是粒子的運動速率,粒子運動的速率越高,溫度就越高,反之粒子運動速率越低,溫度也就越低。還有我們平時在直觀感知溫度時還與單位面積內的粒子數量有關,地球空氣混合物粒子的密度在標準大氣壓下大約為2.687乘10的25次方,單位體積內的粒子密度大約是太陽日冕層的250億倍,因此即使太陽日冕層的溫度高達100萬度,但是真正作用到帕克探測器上的僅有1000多度。

在這裡我們可以列舉一個不太恰當的例子——當冰雹從天空砸向汽車的擋風玻璃時,如果單位面積或體積內的冰雹數量越多,那麼對汽車擋風玻璃造成的傷害越高,單位面積內冰雹數量較少,造成的傷害也就較少。

“帕克”憑什麼能夠到達溫度高達100萬攝氏度的太陽日冕層?

帕克探測器本身的構造

雖然太陽作用到探測器上的溫度也許僅為1000多度,但是這也是極其嚴酷的環境。科學家為此在帕克探測器的最前端安裝了一個由耐高溫材料製成的隔熱防護板,可以抵擋1400攝氏度的高溫。

“帕克”憑什麼能夠到達溫度高達100萬攝氏度的太陽日冕層?

上述三點就是帕克探測器能夠“造訪”太陽的原因。

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