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美国宇航局的帕克太阳探测器向太阳照射新光

更新时间:2020-09-14 09:31点击:

  2018年8月,美国宇航局的帕克太阳探测器发射升空,很快成为有史以来最接近太阳的航天器。派克太阳探测器公司使用最先进的科学仪器测量航天器周围的环境,已完成了24次计划中的三个通道,这些通道通过了太阳大气中从未探索过的部分电晕。2019年12月4日,《自然》杂志上的四篇新论文描述了科学家从对我们恒星的空前探索中所学到的东西,以及他们接下来希望学到的东西。

美国宇航局的帕克太阳探测器向太阳照射新光

  这些发现揭示了有关物质和粒子的行为的新信息,这些物质和粒子的行为远离太阳,这使科学家们更接近于回答有关恒星物理的基本问题。为了保护宇航员和太空技术,帕克(Parker)发现了有关太阳如何不断地喷射物质和能量的信息,这将有助于科学家重新编写模型,以用来理解和预测我们星球的太空天气并通过以下方式了解过程哪些恒星被创造和演化。

  华盛顿国家航空航天局总部科学副主任托马斯·祖布琛(Thomas Zurbuchen)说:“帕克的第一批数据以新颖而令人惊讶的方式揭示了我们的恒星,太阳。”“近距离观察而不是远距离观察太阳,使我们对重要的太阳现象及其对地球的影响产生了前所未有的见解,并为我们提供了与了解整个星系中活跃恒星有关的新见解。这仅仅是开始在新发现的先锋的带领下,帕克的太阳物理学工作经历了令人兴奋的时刻。”

  尽管在地球上对我们来说似乎平静,但太阳绝非宁静。我们的恒星是磁性活跃的,释放出强大的光脉冲,大量的粒子以接近光速的速度运动,并产生数十亿吨的磁化物质云。所有这些活动都影响着我们的星球,向我们的卫星和宇航员飞行的空间注入破坏性粒子,破坏通信和导航信号,甚至在强烈的情况下触发断电。太阳在整个50亿年的生命中一直在发生,并将在未来塑造着地球和太阳系中其他行星的命运。

  “太阳让人类整个生命着迷,”位于马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的帕克太阳探测器项目科学家努尔·E·劳阿菲说。“在过去的几十年中,我们对恒星的了解很多,但是我们确实需要像Parker Solar Probe这样的任务才能进入太阳大气层。只有在这里,我们才能真正了解这些复杂的太阳过程的细节。仅在这三个太阳轨道上我们所学到的东西就改变了我们对太阳的了解。”

  在太阳上发生的事情对于理解它如何塑造我们周围的空间至关重要。逃逸到太阳的大部分物质是太阳风的一部分,这是不断散布在整个太阳系中的太阳物质。这种被称为等离子体的离子化气体携带着太阳的磁场,并在太阳系中以超过100亿英里的巨大气泡将其拉伸。

  在地球附近观察到,太阳风是相对均匀的等离子体流,偶有湍流。但是到那时,它已经走了9000万英里,而太阳加热和加速太阳风的确切机制的特征也消失了。靠近太阳风的来源,帕克太阳能探测器看到了截然不同的图景:一个复杂的活动系统。

  加州大学伯克利分校的帕克太阳能探测器FIELDS仪器套件负责人Stuart Bale说:“当我们开始查看数据时,复杂性令人震惊。” Stuart Bale研究电场和磁场的规模和形状。“现在,我已经习惯了。但是当我第一次向同事展示时,他们就被震撼了。”贝尔解释说,从帕克的有利位置到距太阳1500万英里的地方,太阳风比我们在地球附近看到的脉冲风更加不稳定。

  像太阳本身一样,太阳风由等离子体组成,在该等离子体中,带负电的电子与带正电的离子分离,形成了带有单个电荷的自由漂浮粒子海。这些自由漂浮的粒子意味着等离子体携带电场和磁场,并且等离子体中的变化通常会在这些电场上留下痕迹。FIELDS仪器通过测量和仔细分析航天器周围的电场和磁场随时间变化的方式来测量太阳风的状态,并测量附近等离子体中的波。


美国宇航局的帕克太阳探测器向太阳照射新光