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人类探测器首次“触及”太阳,上百万度的高温,它如何抵抗?

目前已知太阳系内只有地球上诞生了生命并发展出智慧文明,其实这一切都得益于太阳的存在,地球处在太阳的宜居带中,可以从太阳那里接收适宜的辐射能,保证地球上的温度不高不低,正好适合生命的发展与演化,可以说地球上的38亿年生物发展演化史都得益于太阳的存在。

太阳辐射能不仅仅保证地球上有适宜的温度,植物也可以通过光合作用来固化太阳能,最终能量沿着食物链传播,地球上的生物得以有食物来源,整个能量可以很好的在地球上流动,也就是著名的“能量金字塔”。

太阳作为一颗普通的恒星,距离我们有1.5亿公里,其主要是由氢和氦构成,在其内核处满足了核聚变发生的温度和压力条件,氢核源源不断的发生核聚变反应,生成氦。科学家估计太阳每秒钟至少有6亿吨氢发生核聚变,最后生成5.95亿吨氦,整个过程会有500万吨的质量损失,它会按照爱因斯坦质能方程全部转化为能量,以光和热的形式向外释放你。

       太阳的分层结构

天文学家发现太阳是呈现分层结构的,最内部就是核聚变发生的地方,它是一个半径为0.2倍太阳半径的球体,也是太阳系内温度最高的地方,大约是1500万开尔文,而密度大约是水的150倍,因此可以满足核聚变的发生条件。

太阳内核之外就是辐射层,大约从0.2-0.7太阳半径之间。它是太阳内部以辐射形式向外传递能量的区域,在这个区域温度会实现骤降,从1500万开尔文降到150万开尔文。而在辐射区外就是对流层,是太阳内部处于对流状态的一个区域,厚度大约是从太阳光层往下15万公里,也有观点认为对流层要更厚一些。

在向外就是太阳光球层、色球层和日冕层,它们三个算是太阳大气层从下至上的三部分,三者之间没有特别明显的界面,一般我们说太阳的直径或者说大小,都是从太阳光球层算起。太阳光球的表面其实就是气态的,密度不及水的数亿分之一。

而太阳大气的最外层就是日冕层,它的最外层边界和太阳表面大约有三个太阳半径那么远,但是温度却远超太阳表面温度,可以达到百万摄氏度以上。

        人类探测器首次“触及”太阳

根据美国国家航空航天局(NASA)的最新消息,帕克太阳探测器已经“触及”太阳,正在太阳日冕层内飞行。2018年8月NASA发射了帕克太阳探测器,按照计划它将从前所未有的近距离上观测太阳,不负众望帕克太阳探测器也打破太阳神2号1976年创造的距离太阳表面4273公里的记录,成为人类历史上距离太阳最近的人造物体。

帕克太阳探测器近距离饶飞太阳可以帮助科学家更好地了解,太阳的神秘大气层、太阳风以及其它各种神秘属性。

大家都知道,太阳作为一颗恒星并没有我们看上去那么平静,它会不时地爆发释放出巨额的能量,例如太阳风暴、黑子和耀斑等等。这些太阳活动会对地球上的电网、卫星设备以及其它各种电子设备造成影响,给人类带来经济损失。而帕克太阳探测器近距离绕飞太阳,可以帮助人类更好的预测太阳风暴的到来。

帕克太阳探测器目前正在太阳大气层的最上层日冕层运动,可以更好的测量日冕层中的离子以及磁场情况,从某种意义上日冕层也算是太阳的最外层,帕克太阳探测器进入日冕层也可以看成是“触及”了太阳,毕竟这也是人类历史上距离太阳最近的时刻。

       但是日冕层温度上百万摄氏度,人类的探测器如何抵御?

上百万摄氏度很多人可能不了解它到底是什么概念,这样说吧,人类文明拥有着很高的科技水平,但是我们目前的材料,已知熔点最高的五碳化四钽铪,化学式为Ta4HfC5,它的熔点差不多是4215摄氏度。但是这相对于太阳日冕层百万摄氏度的高温完全是微不足道,那么帕克太阳探测器到底是靠着什么来抵御日冕层高温?

说一个道理大家就都明白了,蒸桑拿大家应该都尝试过,常见的湿蒸温度一般可以达到50摄氏度,但是干蒸温度却可以达到80摄氏度,设想一下同样的温度下换成热水人又可以抵抗多少摄氏度。

这实际上就是温度和热量本质的不同,给人造成了一种反直觉的现象。温度的本质就是微观粒子的平均动能,那么同样的平均动能下,微观粒子的数量越多的热量自然也就越高,人感受的温度也就越高。

而在太阳日冕层其微观粒子的平均动能很高,因此可以达到上百万摄氏度的高温,但由于其密度很小,微观粒子的数量非常少,真正感受到的温度大约是1000摄氏度左右。也就是说帕克太阳探测器的设计抵御温度在1000摄氏度就可以了,可以抵御日冕层的高温。

         说在最后

人类的太空探索开始于上个世纪中叶,而未来很长一段时间人类文明发展的方向也就是星辰大海了,太阳系直径在2-3光年,太阳作为核心当然是人类最关注的,登陆太阳是不可能了,但是却可以离太阳越来越近,对太阳的了解也将越来越多。

文/科学黑洞,图片来源网络侵删。