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帕克追日,即將成功,帕克探測(cè)器如何接近百萬(wàn)度高溫的太陽(yáng)?

科學(xué)信仰
泛科學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)作者??茖W(xué)是一種規(guī)律,信仰是一種態(tài)度。
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在神話(huà)故事中,有一個(gè)夸父,他為了能夠?qū)⑻?yáng)摘下,日復(fù)一日追趕太陽(yáng);在現(xiàn)實(shí)世界中,有一個(gè)帕克,他畢生致力于研究太陽(yáng)、了解太陽(yáng),他的夢(mèng)想是能夠研發(fā)一個(gè)太陽(yáng)探測(cè)器,到太陽(yáng)表面去一探究竟。

現(xiàn)在,當(dāng)我們?cè)诔踔械乩碚n上第一次聽(tīng)老師講解太陽(yáng)的結(jié)構(gòu),就會(huì)接觸到一個(gè)叫做“太陽(yáng)風(fēng)”的東西,太陽(yáng)風(fēng)實(shí)際上就是太陽(yáng)上層大氣射出的超聲速等離子體帶電粒子流,它的活動(dòng)會(huì)影響到地球,然而就在60多年以前,人們還不知道太陽(yáng)風(fēng)的存在,而且在有人預(yù)測(cè)了太陽(yáng)風(fēng)的存在后,也沒(méi)有人愿意去相信,而預(yù)測(cè)太陽(yáng)風(fēng)存在的這個(gè)人就是尤金·帕克。帕克生于1927年,在感受到物理學(xué)強(qiáng)大的魅力之后,他義無(wú)反顧地投入到了科學(xué)研究之中,并在畢業(yè)后獲得了一份芝加哥大學(xué)的教職工作,他當(dāng)時(shí)的上司便是著名的天體物理學(xué)家約翰·辛普森。故事就從這里開(kāi)始。

這一天,辛普森教授收到了一份研究報(bào)告,這份報(bào)告是由比爾曼博士所作出的,這份報(bào)告的核心內(nèi)容就是“太陽(yáng)的大氣和地球不同,不是靜止的,而是運(yùn)動(dòng)的”。

這種觀點(diǎn)是對(duì)當(dāng)時(shí)主流科學(xué)的一種挑戰(zhàn),辛普森覺(jué)得非?;闹?,甚至于懶得作出回應(yīng),于是便將報(bào)告交給了自己的下屬帕克,讓帕克去糾正他。結(jié)果帕克在進(jìn)行了深入的研究之后,得出了結(jié)論:比爾曼是對(duì)的,辛普森和整個(gè)科學(xué)界都錯(cuò)了。年輕的帕克大膽地頂撞了自己的上司,但這并沒(méi)有改變辛普森的想法,辛普森對(duì)他說(shuō):“你可以發(fā)表論文,但不要帶上實(shí)驗(yàn)室,更不要提到我,這很丟臉”。從此,毫無(wú)背景的帕克便踏上了艱難的發(fā)表論文之路。一個(gè)毛頭小子帶著一個(gè)與整個(gè)學(xué)術(shù)界為敵的觀點(diǎn)試圖在專(zhuān)業(yè)期刊上發(fā)表論文,難度可想而知。

此時(shí)的帕克遇到了一個(gè)人,美籍印度裔天文學(xué)家錢(qián)德拉塞卡。這個(gè)名字是不是很耳熟?白矮星的質(zhì)量不能夠超過(guò)太陽(yáng)質(zhì)量的1.44倍,這個(gè)極限就被稱(chēng)之為錢(qián)德拉塞卡極限。

當(dāng)時(shí)的錢(qián)德拉塞卡正任職《天天物理學(xué)報(bào)》的主編。當(dāng)錢(qián)德拉塞卡看過(guò)帕克的論文之后,同樣認(rèn)為這是瞎扯,但他還是給了帕克發(fā)表論文的機(jī)會(huì),因?yàn)樗谔岢鲥X(qián)德拉塞卡極限的時(shí)候,也不被世人所接受,所以他覺(jué)得即便是看起來(lái)再?zèng)]譜的理論,也應(yīng)該給一個(gè)機(jī)會(huì)。帕克的論文發(fā)表了,他成為了第一個(gè)預(yù)測(cè)太陽(yáng)風(fēng)存在的人,而當(dāng)時(shí)的帕克只有31歲,在數(shù)年之后,人類(lèi)終于證實(shí)了太陽(yáng)風(fēng)的存在,帕克也因此而名聲大噪。

帕克畢生都致力于太陽(yáng)的研究,并且他認(rèn)為只是遠(yuǎn)距離地觀察和研究太陽(yáng)是不夠的,人類(lèi)應(yīng)該到太陽(yáng)的身邊去看一看。

這是一個(gè)不得了的想法,因?yàn)橹皇锹?tīng)到這個(gè)想法,就感覺(jué)難以實(shí)現(xiàn),因?yàn)樘?yáng)太熱了。太陽(yáng)的結(jié)構(gòu),可以分為內(nèi)部和大氣兩個(gè)部分,通常我們所說(shuō)的色球?qū)印⒐馇驅(qū)?、日面層等等這些其實(shí)都是屬于太陽(yáng)大氣,它們的溫度從200萬(wàn)攝氏度到700萬(wàn)攝氏度不等,而在太陽(yáng)大氣之內(nèi),太陽(yáng)還有一個(gè)內(nèi)部區(qū)域,這里的溫度高達(dá)2000萬(wàn)攝氏度。即便是太陽(yáng)日冕層的溫度也有數(shù)百萬(wàn)攝氏度,如何能夠接近呢?

溫度的本質(zhì)其實(shí)就是粒子的運(yùn)動(dòng)速度,溫度越高則運(yùn)動(dòng)速度越快,而這百萬(wàn)攝氏度的高溫指的就是粒子熱運(yùn)動(dòng)速度極高,而并非輻射溫度。通俗一點(diǎn)來(lái)講,就是溫度很高,但密度很低,就好比將開(kāi)水放在噴霧瓶里,噴在皮膚上,感覺(jué)并沒(méi)有那么燙。所以太陽(yáng)表面的輻射溫度也就幾千度。

在經(jīng)過(guò)多年的研究之后,在2018年8月11日,年逾90歲的帕克終于親眼目睹了帕克太陽(yáng)探測(cè)器升空的全過(guò)程,而它最終的目的地就是距離600萬(wàn)公里的日冕區(qū)。

根據(jù)計(jì)算,帕克探測(cè)器若想完成任務(wù),必須要耐得住1400攝氏度的高溫,為此,它特別裝配了碳纖維復(fù)合材料隔熱罩,在隔熱罩的陰影之下,探測(cè)器始終能夠保持正常的工作溫度。雖然現(xiàn)在帕克探測(cè)器還沒(méi)有到達(dá)最終目的地,但已經(jīng)有了很多新的發(fā)現(xiàn),比如在太陽(yáng)的周?chē)嬖谥粋€(gè)無(wú)塵區(qū)域、在太陽(yáng)的極地附近存在著與其它地區(qū)不同的高速太陽(yáng)風(fēng),隨著探索進(jìn)一步深入以及探測(cè)器距太陽(yáng)越來(lái)越近,相信未來(lái)也許還會(huì)有更多新的發(fā)現(xiàn)。

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