“帕克”寻找太阳的下落

时间:2019-02-21 04:35:49 来源:猇亭新闻网 作者:匿名
  

原标题:“帕克”寻找太阳的下落

美国航天局

帕克太阳能探测器携带的一些仪器

除了给地球带来光和热,太阳还以另一种方式影响我们的地球。。 一股名为“太阳风”的高速等离子流从太阳表面涌出,奔向太阳系深处。。 当它到达地球附近时,它将与地球磁场相互作用。。 强烈的太阳风暴将导致地磁场的剧烈变化,这将对航空航天、供电、通信、航空、导航等一系列领域和技术系统产生灾难性影响。。

8月12日,帕克太阳能探测器从美国卡纳维拉尔角空军基地的德尔塔- 4重型火箭上发射帕克的观察将有助于科学家理解太阳风的起源一种是利用等离子体的冻结效应和等离子体发射的极紫外辐射的特征结构来推断磁场结构 探测器将以前所未有的距离接近太阳,预计将在推进许多科学问题的研究中发挥决定性作用日冕洞是开放磁力线集中的区域尽管这一理论具有简洁的物理背景和良好的实践效果,但也存在一些缺陷

在日冕加热中到达第一个地点

在日冕中,太阳大气中的等离子体温度从超过6000摄氏度飙升至数百万摄氏度因此,其他学者提出,缓慢的太阳风是由闭合磁力线和开放磁力线之间的角色转换产生的穿上“隔热服”,与太阳并肩飞翔 帕克的太阳探测器将深入日冕加热,太阳风加速实际发生的地方,并通过观察寻找日冕异常高温的原因测试的能量。

1958年,博士面向太阳的43厘米防护罩一侧的最高温度可以达到1400摄氏度,但是在它的保护下,探测器的工作环境温度只有29摄氏度 太阳风的发现者尤金·帕克提出,由于日冕底部的高温,日冕中存在相对较大的压力梯度力,这使得太阳大气中的等离子体脱离太阳重力的约束,逐渐加速,最终达到超音速,形成太阳风即使在最恶劣的太阳辐射下,水冷系统也能保持太阳能电池板的温度在150摄氏度左右 这一理论与当时学者普遍接受的太阳静止大气理论相矛盾,因此在开始时没有被广泛接受。然而,当人类有能力发射太空时,苏联“月球1号”和美国“探索者10号”和“水手2号”发回的太空测量数据证实了帕克博士的理论。

太阳释放的能量来自太阳内部的核聚变反应。从太阳内部到太阳的可见光灯泡,温度随着离中心距离的增加而逐渐降低,这也符合我们日常生活中的常识:离热源越远,温度越低。

然而,光球上方的色球、过渡带和日冕中出现了异常现象。太阳大气中等离子体的温度从超过6000摄氏度飙升到几百万摄氏度,从而为太阳风的形成提供了条件。在太阳风研究的60年中,研究人员试图找出这种异常变暖现象的原因,解释日冕加热和太阳风的加速机制,并进一步完善帕克的太阳风理论,以形成更加自我一致的物理图像。目前,研究人员普遍认为,太阳能对流层中的动能被转换成磁场能量,然后磁场能量被传输到日冕,并再次转换成等离子体的内能和动能。

然而,磁场能量转换的具体物理过程仍有争议。帕克博士在20世纪70年代提出了“微耀斑”理论。在这个理论中,磁场能量通过一个叫做“磁场重联”的物理过程释放出来。"。所谓磁场的重新连接是指磁力线连接发生变化的过程。就像铁路开关的切换一样,磁力线的连接也会在磁场重新连接的过程中发生变化。重新连接后的总磁场能量小于重新连接前的总磁场能量,而磁场能量的损失部分转化为等离子体的动能和内能。

另一个理论学派认为日冕加热和太阳风加速的能量来自低频阿尔芬波的耗散过程。如果磁力线被视为弦,阿尔芬波就是弦振动产生的波。阿尔芬波形成后,一部分远离太阳传播,另一部分反射回太阳表面,从而加速太阳风的加热。

目前,还没有证明这两种理论中哪一种更接近真实情况。在帕克太阳能探测器出现之前,1970年代发射的“阿波罗1号”和“阿波罗2号”探测器已经获得了大约0。3个天文单位( AU,1个天文单位约为1。5亿公里)的太阳风观测数据,目前大多数太阳风观测数据都是在1AU或更高的温度下获得的。在这些位置,日冕加热和太阳风的加速过程已经被比较。

这些观察将为科学家最终揭开日冕加热和太阳风加速的奥秘提供证据。。。测得的日冕洞是太阳风的发源地。科学家已经证实,速度为450 - 850千米/秒的太阳风来自日冕洞。然而,对于速度为250 - 450千米/秒的缓慢太阳风的来源仍有争议。

利用磁场的塞曼效应,人们已经可以更精确地测量太阳光球上磁场的强度和方向。然而,由于日冕的密度小于光球的密度,塞曼效应较弱,因此不可能直接可靠地测量日冕的整体磁场。目前,获得日冕磁场结构信息有两种方法。

二是引入一定的物理假设,通过已知的光球磁场和数学计算得到电晕的磁场结构。第一种方法可以使用的高度范围有限,而第二种方法的物理假设可能与实际情况不完全一致,光球磁场的测量误差也会影响计算的准确性。。。由于日冕磁场观测方法的限制,人们还没有完全理解形成太阳风的物质是从日冕中释放出来的。

。在电晕的极紫外观测中,有些区域比其他区域更暗。科学家称这些区域为日冕洞。

这些力线的一端根植于太阳表面,而另一端延伸到太空中。通过对美国第一个空间站“天空实验室”上的仪器的观测,科学家们证实了速度为450 - 850千米/秒的太阳风来自日冕洞。。。然而,对于速度为250 - 450千米/秒的缓慢太阳风的来源仍有争议。一些学者认为,太阳风速度快是在日冕洞的中心产生的,而太阳风速度慢是在日冕洞的边缘产生的,因此太阳风速度和磁场结构之间存在经验关系,这种关系目前被广泛用于空间天气预报。。。

观测表明,快太阳风和慢太阳风特性的差异不仅在于速度,还在于源温度、离子丰度和其他特性。慢太阳风起源于日冕洞边缘的理论很难解释快太阳风和慢太阳风之间的差异。

在这个过程中,闭合的磁力线和开放的磁力线(其两端位于太阳表面)被重新连接,导致开放磁力线的末端位置发生变化。然而,由于缺乏足够的观察证据,学术界还没有完全接受这一理论。。。这两种理论对磁场变化的特性做出了不同的预测,因此帕克太阳探测器对日冕磁场和等离子体的测量将为结束这两种理论之间的争论提供可能。除了用于局部测量的FIELD仪器和SWEAP仪器之外,parker太阳探测器还配备了用于遥感成像观测的WISPR仪器(太阳风探测器宽视场成像仪),可以近距离观察电晕结构的形态。成像观测和局部观测将有助于科学家了解太阳风的起源。

通过金星的七次飞越,帕克太阳探测器将最终在7年内将其轨道高度降低到9个太阳半径以下,并实现在最近三次飞行中近距离探测日冕的目标。。。帕克的太阳能探测器还配备了用于探测高能粒子的ISIS仪器(太阳能高能粒子集成探测器)。

太阳风中带电粒子的能量通常在1 - 10kev (千电子伏)之间。

然而,在地球附近也发现了来自太阳的高能粒子。

当它靠近太阳时,由于太阳辐射对通信的影响,航天器只能下载有限的航天器工作状态信息,所获取的探测数据将暂时存储在航天器自身的存储器中。当探测器和太阳之间的距离大于0时。在25AU,地面将恢复与探测器的相对平稳的通信。控制器可以利用这段时间收集存储在探测器上的科学数据,并向航天器发送控制指令。在此过程中,当电源条件允许且其他工作空闲时,探测器将只进行有限的科学探测。深空探测网络在以前的所有任务中都做出了巨大贡献,它将承担地面和帕克太阳能探测器之间的通信任务。

当“帕克”在太阳附近工作时,他受到的太阳辐射是地球附近的500倍。为了防止探测器被太阳“烘烤”,工程师们设计了一种使用碳复合材料的保护罩。在操作期间,该厚度仅为11。

尽管日冕中太阳风的温度高达几百万摄氏度,但由于太阳风密度极低,它不会影响探测器的正常工作。。。帕克太阳能探测器依靠太阳能电池板为探测器供电。当探测器离太阳太近时,过多的太阳辐射会损坏太阳能电池板。为了确保安全运行,太阳能电池板采用了可调方向设置。当太阳辐射很强时,太阳能电池板会向后收缩,将更多的部分隐藏在保护罩后面,只露出尖端的一部分。当电池板远离太阳时,电池板会从保护盖后面向外倾斜,以提供足够的电源。太阳能电池板配备有由钛合金支撑的水冷系统,可以及时带走积聚的热量。

(作者是哈尔滨工业大学深圳校区博士后研究员)。。。。。

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