帕克太陽探測(cè)器和太陽軌道器合作解決65年的太陽之謎
作者:時(shí)尚 來源:焦點(diǎn) 瀏覽: 【大 中 小】 發(fā)布時(shí)間:2025-12-10 12:37:00 評(píng)論數(shù):
（神秘的帕克地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（羅伯特·李）：太陽軌道飛行器和帕克太陽探測(cè)器進(jìn)行的一項(xiàng)新的突破性測(cè)量使科學(xué)家們比以往任何時(shí)候都更接近解決圍繞太陽的一個(gè)長期之謎。奇怪的太陽探測(cè)太陽是，我們的器和器合福州臺(tái)江區(qū)怎么找小姐上門.1662+044-1662.主星的大氣層，或稱日冕，軌道比太陽表面要熱得多，作解盡管它離明顯的決年太陽熱源更遠(yuǎn)——這是一個(gè)困擾物理學(xué)家大約65年的難題。
當(dāng)歐洲航天局(ESA)操作的帕克太陽軌道器執(zhí)行一些基于空間的體操時(shí)，這兩種儀器之間的太陽探測(cè)太陽合作成為可能。這些動(dòng)作使得飛船能夠同時(shí)觀察太陽和美國宇航局的器和器合帕克太陽探測(cè)器。最終，軌道這允許在兩者之間同時(shí)進(jìn)行太陽觀測(cè)，作解福州臺(tái)江區(qū)怎么找小姐上門.1662+044-1662.這一起表明湍流很可能將日冕加熱到令人難以置信的決年溫度。
“使用太陽軌道器和帕克太陽探測(cè)器的帕克能力真的在這項(xiàng)研究中開辟了一個(gè)全新的維度，”該結(jié)果研究的太陽探測(cè)太陽合著者、阿拉巴馬大學(xué)亨茨維爾分校的器和器合研究員加里·贊克在一份聲明中說。
這一合作最終可以解決所謂的“日冕加熱之謎”，它圍繞著日冕和太陽表面或光球之間的熱量差異，日冕由被稱為等離子體的纖細(xì)而模糊的帶電氣體組成。
太陽軌道飛行器拍攝的兩張?zhí)栒掌@示了熾熱的日冕——太陽的外層大氣通常被太陽表面的光線所掩蓋。(圖片來源:uux.cn/歐空局)
日冕加熱之謎是什么？
日冕的溫度可高達(dá)180萬華氏度(100萬攝氏度)，而在其下方1000英里處，光球的溫度僅達(dá)到10800華氏度(6000攝氏度)左右。
這是一個(gè)令人不安的事實(shí)，因?yàn)樘柕暮诵?，氫到氦的核聚變發(fā)生的地方，是太陽熱量的絕大部分來源。這就像營火上方大約一英尺的空氣比離火焰一英寸遠(yuǎn)的空氣要熱。
熱量的差異也意味著一定有另一種加熱機(jī)制直接作用在日冕上。直到現(xiàn)在，科學(xué)家們還沒有發(fā)現(xiàn)這種機(jī)制，但是太陽大氣中的湍流顯著加熱了日冕等離子體，這一直被認(rèn)為是一種合理的解釋。然而，用一個(gè)航天器的數(shù)據(jù)不可能調(diào)查這個(gè)假設(shè)。
衛(wèi)星可以通過兩種方式調(diào)查太陽:它們可以近距離和個(gè)人化地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，就像美國宇航局的帕克太陽探測(cè)器一樣，或者它們可以像太陽軌道飛行器一樣進(jìn)行更遠(yuǎn)程的調(diào)查。太陽軌道飛行器在距離太陽約2600萬英里(4200萬公里)的地方研究日冕，而帕克太陽探測(cè)器在距離太陽表面約400萬英里(640萬公里)的地方穿過太陽熾熱的等離子體。
但是，這兩種方法之間存在權(quán)衡。
遙感可以看到太陽的大部分細(xì)節(jié)，但在觀測(cè)日冕等離子體中的物理現(xiàn)象時(shí)，卻受到了影響。另一方面，原位觀測(cè)可以更詳細(xì)地測(cè)量等離子體，但往往會(huì)錯(cuò)過更大的太陽圖像。
這意味著將太陽軌道飛行器對(duì)太陽事件的大規(guī)模測(cè)量與帕克太陽探測(cè)器對(duì)同一現(xiàn)象的詳細(xì)觀察結(jié)合起來，可以為我們呈現(xiàn)太陽的全貌，其中包含所有復(fù)雜的細(xì)節(jié)——這是兩個(gè)世界的最佳選擇。
然而，這并不像聽起來那么簡(jiǎn)單。為了促進(jìn)這一合作，帕克太陽探測(cè)器必須在太陽軌道飛行器的一個(gè)儀器的視野范圍內(nèi)，因?yàn)閮烧邚乃鼈兊南鄬?duì)位置觀察太陽。
科學(xué)家如何實(shí)現(xiàn)“兩全其美”來解決太陽之謎
包括意大利國家天體物理研究所(INAF)研究員Daniele Telloni在內(nèi)的一組天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在2022年6月1日，這兩個(gè)太陽天文臺(tái)將在理想軌道配置的觸摸距離內(nèi)進(jìn)行這樣的合作。
由于太陽軌道器將會(huì)看著太陽，帕克太陽探測(cè)器將會(huì)剛好偏到一邊，只稍微超出歐空局航天器Metis儀器的視野一點(diǎn)點(diǎn)——這是一種稱為“日冕儀”的設(shè)備，可以阻擋來自光球?qū)拥墓鈦沓上袢彰?，是大?guī)模遠(yuǎn)距離觀測(cè)的理想選擇。
一幅插圖顯示，太陽軌道飛行器需要執(zhí)行一個(gè)機(jī)動(dòng)動(dòng)作，以同時(shí)捕捉帕克太陽探測(cè)器和太陽。(圖片鳴謝:uux.cn/ESA/NASA/Robert Lea)
為了將兩個(gè)航天器完美地排成一行，并讓帕克太陽探測(cè)器看到Metis，太陽軌道飛行器進(jìn)行了45度的滾動(dòng)，然后稍微遠(yuǎn)離太陽。
航天器操作團(tuán)隊(duì)授權(quán)的這一精心計(jì)劃的機(jī)動(dòng)所收集的數(shù)據(jù)得到了回報(bào)，揭示了湍流確實(shí)可能以太陽物理學(xué)家理論上預(yù)測(cè)的方式轉(zhuǎn)移能量，從而導(dǎo)致日冕加熱。
湍流驅(qū)動(dòng)日冕加熱的方式類似于在地球上攪拌咖啡時(shí)發(fā)生的情況。通過流體或氣體(咖啡和等離子體)的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，能量被轉(zhuǎn)移到更小的尺度上，這將能量轉(zhuǎn)化為熱量。在日冕的情況下，等離子體被磁化，這意味著儲(chǔ)存的磁能也可以轉(zhuǎn)化為熱能。
從較大尺度到較小尺度的磁場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)或動(dòng)能的轉(zhuǎn)移是這種湍流的本質(zhì)，在最小尺度下，它允許波動(dòng)與單個(gè)粒子相互作用，主要是帶正電荷的質(zhì)子，從而加熱它們。
然而，這并不是說日冕加熱的神秘已經(jīng)“結(jié)案”了。太陽科學(xué)家仍然需要確認(rèn)這些結(jié)果以及帕克太陽探測(cè)器和太陽軌道器之間的合作所暗示的機(jī)制。
“這是科學(xué)第一。這項(xiàng)工作代表著解決日冕加熱問題的重要一步，”太陽軌道器項(xiàng)目科學(xué)家丹尼爾·米勒說。
該團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)表在周四(9月14日)的《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。
當(dāng)歐洲航天局(ESA)操作的帕克太陽軌道器執(zhí)行一些基于空間的體操時(shí)，這兩種儀器之間的太陽探測(cè)太陽合作成為可能。這些動(dòng)作使得飛船能夠同時(shí)觀察太陽和美國宇航局的器和器合帕克太陽探測(cè)器。最終，軌道這允許在兩者之間同時(shí)進(jìn)行太陽觀測(cè)，作解福州臺(tái)江區(qū)怎么找小姐上門.1662+044-1662.這一起表明湍流很可能將日冕加熱到令人難以置信的決年溫度。
“使用太陽軌道器和帕克太陽探測(cè)器的帕克能力真的在這項(xiàng)研究中開辟了一個(gè)全新的維度，”該結(jié)果研究的太陽探測(cè)太陽合著者、阿拉巴馬大學(xué)亨茨維爾分校的器和器合研究員加里·贊克在一份聲明中說。
這一合作最終可以解決所謂的“日冕加熱之謎”，它圍繞著日冕和太陽表面或光球之間的熱量差異，日冕由被稱為等離子體的纖細(xì)而模糊的帶電氣體組成。
太陽軌道飛行器拍攝的兩張?zhí)栒掌@示了熾熱的日冕——太陽的外層大氣通常被太陽表面的光線所掩蓋。(圖片來源:uux.cn/歐空局)
日冕加熱之謎是什么？
日冕的溫度可高達(dá)180萬華氏度(100萬攝氏度)，而在其下方1000英里處，光球的溫度僅達(dá)到10800華氏度(6000攝氏度)左右。
這是一個(gè)令人不安的事實(shí)，因?yàn)樘柕暮诵?，氫到氦的核聚變發(fā)生的地方，是太陽熱量的絕大部分來源。這就像營火上方大約一英尺的空氣比離火焰一英寸遠(yuǎn)的空氣要熱。
熱量的差異也意味著一定有另一種加熱機(jī)制直接作用在日冕上。直到現(xiàn)在，科學(xué)家們還沒有發(fā)現(xiàn)這種機(jī)制，但是太陽大氣中的湍流顯著加熱了日冕等離子體，這一直被認(rèn)為是一種合理的解釋。然而，用一個(gè)航天器的數(shù)據(jù)不可能調(diào)查這個(gè)假設(shè)。
衛(wèi)星可以通過兩種方式調(diào)查太陽:它們可以近距離和個(gè)人化地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，就像美國宇航局的帕克太陽探測(cè)器一樣，或者它們可以像太陽軌道飛行器一樣進(jìn)行更遠(yuǎn)程的調(diào)查。太陽軌道飛行器在距離太陽約2600萬英里(4200萬公里)的地方研究日冕，而帕克太陽探測(cè)器在距離太陽表面約400萬英里(640萬公里)的地方穿過太陽熾熱的等離子體。
但是，這兩種方法之間存在權(quán)衡。
遙感可以看到太陽的大部分細(xì)節(jié)，但在觀測(cè)日冕等離子體中的物理現(xiàn)象時(shí)，卻受到了影響。另一方面，原位觀測(cè)可以更詳細(xì)地測(cè)量等離子體，但往往會(huì)錯(cuò)過更大的太陽圖像。
這意味著將太陽軌道飛行器對(duì)太陽事件的大規(guī)模測(cè)量與帕克太陽探測(cè)器對(duì)同一現(xiàn)象的詳細(xì)觀察結(jié)合起來，可以為我們呈現(xiàn)太陽的全貌，其中包含所有復(fù)雜的細(xì)節(jié)——這是兩個(gè)世界的最佳選擇。
然而，這并不像聽起來那么簡(jiǎn)單。為了促進(jìn)這一合作，帕克太陽探測(cè)器必須在太陽軌道飛行器的一個(gè)儀器的視野范圍內(nèi)，因?yàn)閮烧邚乃鼈兊南鄬?duì)位置觀察太陽。
科學(xué)家如何實(shí)現(xiàn)“兩全其美”來解決太陽之謎
包括意大利國家天體物理研究所(INAF)研究員Daniele Telloni在內(nèi)的一組天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在2022年6月1日，這兩個(gè)太陽天文臺(tái)將在理想軌道配置的觸摸距離內(nèi)進(jìn)行這樣的合作。
由于太陽軌道器將會(huì)看著太陽，帕克太陽探測(cè)器將會(huì)剛好偏到一邊，只稍微超出歐空局航天器Metis儀器的視野一點(diǎn)點(diǎn)——這是一種稱為“日冕儀”的設(shè)備，可以阻擋來自光球?qū)拥墓鈦沓上袢彰?，是大?guī)模遠(yuǎn)距離觀測(cè)的理想選擇。
一幅插圖顯示，太陽軌道飛行器需要執(zhí)行一個(gè)機(jī)動(dòng)動(dòng)作，以同時(shí)捕捉帕克太陽探測(cè)器和太陽。(圖片鳴謝:uux.cn/ESA/NASA/Robert Lea)
為了將兩個(gè)航天器完美地排成一行，并讓帕克太陽探測(cè)器看到Metis，太陽軌道飛行器進(jìn)行了45度的滾動(dòng)，然后稍微遠(yuǎn)離太陽。
航天器操作團(tuán)隊(duì)授權(quán)的這一精心計(jì)劃的機(jī)動(dòng)所收集的數(shù)據(jù)得到了回報(bào)，揭示了湍流確實(shí)可能以太陽物理學(xué)家理論上預(yù)測(cè)的方式轉(zhuǎn)移能量，從而導(dǎo)致日冕加熱。
湍流驅(qū)動(dòng)日冕加熱的方式類似于在地球上攪拌咖啡時(shí)發(fā)生的情況。通過流體或氣體(咖啡和等離子體)的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，能量被轉(zhuǎn)移到更小的尺度上，這將能量轉(zhuǎn)化為熱量。在日冕的情況下，等離子體被磁化，這意味著儲(chǔ)存的磁能也可以轉(zhuǎn)化為熱能。
從較大尺度到較小尺度的磁場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)或動(dòng)能的轉(zhuǎn)移是這種湍流的本質(zhì)，在最小尺度下，它允許波動(dòng)與單個(gè)粒子相互作用，主要是帶正電荷的質(zhì)子，從而加熱它們。
然而，這并不是說日冕加熱的神秘已經(jīng)“結(jié)案”了。太陽科學(xué)家仍然需要確認(rèn)這些結(jié)果以及帕克太陽探測(cè)器和太陽軌道器之間的合作所暗示的機(jī)制。
“這是科學(xué)第一。這項(xiàng)工作代表著解決日冕加熱問題的重要一步，”太陽軌道器項(xiàng)目科學(xué)家丹尼爾·米勒說。
該團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)表在周四(9月14日)的《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。