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日冕温度高达100万摄氏度,帕克太阳探测器怎么进入日冕的?

地球上,我们所熟悉的任何东西都有它的燃点和熔点,燃点一般指可燃物,熔点一般指带晶体物质,像金属,冰等等!

目前,我们地球上最耐热的金属是铪合金,这是一种铪的化合物,熔点为4215摄氏度。而看我们的主恒星太阳,其表面温度高达5700多度,也就是说,地球上没有任何物质能够抵抗这种高温的。所以你要是再听到谁谁谁……说登陆太阳,你可以当个耳边风!

日冕温度高达100万摄氏度,帕克太阳探测器怎么进入日冕的?日冕温度高达100万摄氏度,帕克太阳探测器怎么进入日冕的?

去不了太阳表面,但接近太阳我们还是可以的。目前,力太阳最近的人造物是由美国2018年8月发射的帕克太阳探测器。这是人类首个穿过日冕对太阳进行近距离观测的探测器!

等等……穿过什么?日冕?有没有搞错!

日冕,也就是太阳大气的最外层,里面是色球层和光球层。这个和我们地球大气分层次差不多,不同的是我们地球大气最外层叫做逸散层,最外围可以称为地冕!

太阳的大气层单单日冕层的厚度就达数百万千米甚至更厚!

光球层位于太阳对流区以上,是最底层,厚度大约500多千米,温度由内而外逐渐降低,与色球层的交界处,温度下降到大约4000多度。

但是从色球层开始。离太阳远反而温度升高了!色球层温度开始上升到一万度左右,更离谱的是,离太阳最远的日冕层,温度居然可以上升到上百万度。至于为何这样,今天我们先不聊,我们来聊聊,上百万度高温的日冕层,探测器怎么能够进入,是不是夸大还是吹牛!

帕克太阳探测器是迄今为止首个近距离太阳探测器。2018年8月12日发射升空,于同年10月29日到达距离太阳4273万千米地方,成为人类历史上距离太阳最近的人造探测器。十一月份到达距离太阳2400万千米的地方!

随后的接近太阳就没那么轻松了,需要不断改变椭圆轨道位置来降低近日点,这个需要估计需要借助金星引力,通过7次接近金星来实现轨道改变。这是一个漫长的时间,预计2024年,帕克太阳探测器将达到指定轨道近日点为616万千米的地方,进入日冕范围。

日冕高温如何抗住?

在设计帕克太阳探测器时, 面相太阳的这一面,科学家们为它设计了一个由炭复合材料制作的隔热防护板,其能够有效阻挡太阳热辐射对防护板后面的设备造成伤害,可承受1400度的高温,使防护板后面的探测器维持在略高于室温的程度。

这里有一个问题,仅能够承受1400度的温度。这个跟100万度好像扯不上什么吧?事实上我们思考的这些问题难道人家科学家没有想吗?

人家肯定有想,那就是对于100万高温的日米曾探测器的进入――没有问题。

我们知道,温度的高低取决于粒子的运动速率,运动速率越高,温度也就越高。但我们其实忽略了一点,和单位面积内粒子的数量也有非常大的关系!

保温杯大家肯定是知道的。滚烫的开水放在里面既能保温又能防止烫手。这其中就是有一个隔热层,隔热层的其实就是真空层,把里面的气体抽掉,当然全部把气体抽掉,是不可能的里面仍然有微量的气体。但这些气体因为单位面积内分子数量的减少。造成了热传递效果的减弱,这样就可以保证热量不丧失又起到隔热作用!

日冕层内粒子运动速率虽然很高,但是它的单位粒子数量实在太低了!仅为10的15次方数量每立方米。这个虽然是天文数字,但是就拿我们地球大气分子来比较的话,实在不够看!

我们地球空气混合物分子密度标准气压下大约为2.687×10的25次方数量每立方米,大约是日冕层粒子数量的250亿倍!所以哪怕温度如此之高,其实作用于航天探测器导致的升温没有那么厉害,预计温度只能升高至大约1300多度,在探测器承受范围之内!

实在还不理解的朋友可以想一下,火焰温度和沸水温度谁高?肯定是火焰温度,但是我们手快速从火苗中划过,手一般不会受到伤害,但是沸水不同,哪怕是你快速从沸水里划一下,烫伤都无可避免!(友情提示:只可想象,请勿模仿)。

这就是因为水的分子数量远远高于空气混合物分子数量,作用到手的热量也远远高于空气!所以帕克太阳探测器进入日冕是没问题的,至于可以深入多少,还是未知数!

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