第一次人类终于触碰到太阳!NASA太阳探测器成功进入日冕

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  直到这两天,NASA宣布,在2021年4月28日,人类创造的探测器首次进入了太阳日冕,创下耀眼的历史。

  美国国家航空航天局NASA在本周二的地球物理联盟会议上公布了这个重大消息。

  他们说科学家花了几个月的时间取回数据,又花了几个月进行分析,终于确认帕克太阳探测器到达了太阳日冕外围。

  负责此项目的科学家努尔·瑞福(Nour Raouafi)更是用了一个浪漫的说法:“这相当于是,我们触摸了太阳。”

  从瑞福的科学家职业生涯开始,他就在等待这一刻,而NASA计划前往太阳,已经有60年历史了……

  这些等离子体在重力和磁场的作用下,聚集形成气体星球,通过核聚变在宇宙中发光发热。

  根据太阳内部的压力波,科学家们认为太阳的结构主要分为太阳核心、辐射层、对流层和大气层。

  对人类来说,太阳当然很神秘,但有一件事让人们特别想不通,就是日冕的温度为什么比光球高。

  太阳表面的光球层是一个厚度大约500公里的气体薄层,温度在6000度左右,我们看到的可见光几乎都从这一层发射出来。普通人认知里的太阳,就是它的样子。

  而日冕是一个平常很难观察到,只有日全食能肉眼看到的气体层。它的亮度很低,位置更是在太阳最外面,但温度却高达200万度!

  大部分等离子体能被太阳的重力和磁场束缚住,但是在日冕层,因为温度太高,部分带电粒子会挣脱束缚,射向外部形成太阳风。

  太阳风冲出大气层后,会进行星际路行,沿途的星体都会受到它的影响。受地球磁场保护,太阳风不会对人类生活造成太大影响,但有时仍然会出现磁暴(也就是供电网络瘫痪)、卫星受到干扰等情况。

  太阳风从日冕层发射出来的速度,能达到400万公里每小时,这让很多科学家疑惑到底是怎么做到的。

  为了更好地保护卫星和供电系统,NASA在1958年有了送航天器去研究太阳的想法。

  那时,这个计划只停留在纸面上,因为完全没有可实现的技术。一直等到2000年后,这样的技术才出现了。

  在瑞福博士等科学家的辛勤工作下,2017年,帕克太阳探测器建造成功,耗资15亿美元。

  这个探测器取的是天文学家尤金·帕克(Eugene Parker)的名字,他在上世纪50年代提出太阳风的理论,在60年代证实它的存在。

  在逐渐接近太阳的过程中,最前面的这面热盾将永远向阳,顶住太阳的热量,保护后面的科学仪器。

  在这样热盾的保护下,科学家就能逐渐让探测器接近太阳,一步步取得科学数据。

  同时,NASA把感谢帕克的卡片放在帕克探测器上,一同放上去的,还有装着110万个人名的存储卡。这些人都参与了NASA的活动,以象征有百万人触摸了太阳。

  在今年4月28日,当帕克探测器第八次围绕太阳转时,它距离肉眼可见的光球层有1300万公里。

  仪器显示,这里带电粒子和磁场环境特殊,告诉地球上的科学家它已经越过阿尔文临界面,进入太阳大气层!

  阿尔文临界面(Alfven critical surface)是区分太阳大气和太阳风的边界,跨过这条界线,带电粒子都被视为太阳的一部分。

  多年来,科学家们以为阿尔文临界面是一个在太阳外侧,光滑且均衡的表面。但帕克探测器的数据表明,这个界面其实是凹凸不平的,没有什么规律。

  越过阿尔文领界面,就是日冕,这里的温度已经开始变高,带电粒子也是极多极快。

  帕克探测器拍下路过自己的日冕流线,带电粒子就像夏天的冰雹一样,纷纷砸过来。

  第二次,当它下降到距光球层1046万公里时,帕克探测器遇到日冕中一种称为“伪流”(Pseudostreamer)的现象。

  这里的磁场强大到可以控制粒子的运动,这也再次证明帕克探测器进入了太阳大气层。

  在太阳风中,一种叫“折返”(switchbacks)的现象,也就是带电粒子喷射出去后,会在短时间内向后返回,然后继续前进。

  科学家们不知道这种现象是怎么出现的,是太阳表面造成的,还是太阳大气中有某种扭曲的磁场?

  随着底部温度升高,太阳的对流细胞结构不断翻腾,在表面上形成了漏斗形状的磁场。

  科学家原本以为这种现象很罕见,但随着不断深入太阳大气,它观测到这是正常现象。

  NASA的副局长托马斯·祖布钦(Thomas Zurbuchen)说,探测器返回的信息证明,这次探索非常成功。

  “帕克太阳探测器接触太阳,是科学上的一个里程碑,是一个了不起的壮举。这个里程碑不仅让我们更深入地了解太阳的演化,和它对我们太阳系的影响。它也能帮助我们了解宇宙中的其他恒星。”

  瑞福博士说,现在帕克探测器飞得离太阳如此之近,他们可以在各个数据中找到它。

  “磁场数据、太阳风数据,甚至是探测器的图像。当日全食发生,我们可以看到探测器穿过日冕。”

  帕克探测器在今年8月第九次潜入日冕,上个月,它又潜入了一次,但是数据还没有分析出来。

  下一次穿入日冕,是明年一月份,这项工作它将持续到2025年。那时,它会出现在距离光球层628万公里的地方。

  这次,帕克探测器发现阿尔文临界面凹凸不平,以及折返现象来自光球层,已经是收获颇多。