TUhjnbcbe - 2024/7/14 23:51:00
中学的物理课本告诉我们，温度是表示物体冷热程度的一个物理量，这是宏观的概念，从微观上来看，温度是表示了物体内分子热运动的剧烈程度。生活中，人们对温度的感知程度，相比其他湿度等物理量，要明显得多。零下20℃的冬天，寒风刺骨，这是对低温度的认知，而在电视画面中，我们看到炼钢炉火红的钢水，温度达到了℃，这是对高温的认知。尽情地发挥你的想象力，在你的认知中，带给我们无尽光和热的太阳，其温度到底有多高呢？认识太阳地球离太阳的距离很远很远，有1.5亿公里，而在地球上，所获得的太阳辐射能量，仅仅只有太阳总辐射能量的22亿分之一。太阳光穿过层层阻碍，照射到地球表面，让地球处于50℃以下的适宜温度，也因此孕育了地球上的一切生命。可以想象，太阳光穿透如此远的距离，这么多阻隔，辐射到地球，还能够让地球维持一个比较高的温度，特别是处于夏季的半球和赤道地区，地球表面的温度接近50℃。因此，如果来到太阳表面，那温度确实是我们无法想象的。在了解太阳温度前，先要了解下太阳的结构。太阳由核反应区，辐射区，对流区，太阳大气层组成。太阳的内核是核反应区，内核温度很高，每一秒都有6亿吨物质释放能量，其最高温度达到了万摄氏度。内核以外，很大体积是辐射区，辐射区和对流区温度开始有所衰减，不过温度也有约万摄氏度到万摄氏度之间。太阳大气层由内向外分别是温度极小区，色球层，过渡区，日冕层，太阳圈，温度从万摄氏度到摄氏度之间。既然太阳离地球那么远，而且温度又那么高，人类是如何知道太阳的温度呢？太阳温度是怎么得到的按照目前的测试手段，我们在地球上确实无法直接得到太阳温度，因此，科学家通过间接方法，测算得到了太阳温度，这种测算方法主要是通过斯特藩-玻尔兹曼公式计算，该公式考虑了光度和半径的因素。通过这种方法计算出的太阳的温度精度很高，因为这个公式在实验过程中已经证实，计算出来的温度与实际温度相差不大。通过计算公式得出了太阳的温度后，美国科学家尤金·帕克又有了新奇的想法，是否可以采用探测器。来近距离观察太阳表面，同地时还能够再次再测试下太阳的温度等相关数据，也再次验证我们计算出的太阳温度的精确性。测量太阳这一想法，听起来是那么的不可思议，毕竟太阳的温度那么高，任何东西靠近它，都会有直接融化的可能。不过，帕克可不是一个空想家，有了这个目标，帕克开始着手研究太阳特性和规律，年，首次预测到了太阳风的存在，随着研究的不断深入，陆续揭开了关于太阳的无数秘密。事实上，已经有很多探测器到访过木星、土星等星球，有了这些科研基础，让帕克更加坚定了信心，想要研发出一款探测器，到太阳表面去一探究竟。年，这个时候，科学家帕克已经90岁高龄了，不过他研究太阳探测器的步伐从未停止。在这一年，他宣布太阳探测器设计和制造已经完成，并且已经具备了发射条件。8月11日，在帕克教授的见证下，以他自己名字命名的帕克探测器升空，在万众瞩目之下，开始了它的近日旅行。但是，尽管帕克探测器已经发射升空，人们对这个探测器还是有一连串的问号。它在其追日过程中，怎样才能够保护自己不被太阳日冕区那近百万摄氏度高温烧坏，帕克探测器与太阳接触的最近距离有多少，到底需要多久才能到达目的地？与太阳亲密接触太阳本身就是一个巨大气体组成的气团，并不像其他星球一样，有一个坚硬的外壳，帕克号探测器是无法真正实现“登陆”，最终，探测器会到达距离万公里的日冕区，在这里与太阳深情对视，这个位置是距离太阳表面约9个半太阳半径的上方，这也是人类首次如此近距离看到太阳。虽然不能与太阳更为亲密的接触，但是，帕克探测器算是进入了太阳大气的深层领地了，人类与太阳之间的距离又更近了一步。尽管，之前也发射了不少太阳探测器，但是，这些探测器都只是混迹于太阳风中，甚至还有的只是到达了地球附近，离太阳还远着呢。而帕克探测器却是要扎扎实实地潜入日冕之中开展实地勘测。举个更形象例子，冬天取暖的篝火，你在距离1米的地方已经很热了，而帕克探测器相当于在距离篝火4厘米的距离，类比到太阳系，帕克探测器已经是目前能够到达太阳最近的物体了，而离太阳最近的星球、水星，都相当于有40厘米的距离。百万摄氏度是如何抵挡的？在完成探测任务的时候，帕克探测器停留在日冕区的近圆轨道，而日冕区温度高达百万摄氏度，帕克探测器也要抵挡百万摄氏度的温度吗？而目前地球上，还没有发现有能够耐百万摄氏度的材料，不过事实是，百万摄氏度这个数字只是日冕物质运动的动力学描述，也只是意味着其中的粒子热运动速度极高而已。如果在日冕的低密度环境下，就算是手持温度计，前去测量温度，最终得到的，可能也不是什么太可怕的读数。根据计算得到，帕克探测器到达的最终目的地，其辐射强度是地球的倍，折算下来，其温度达到了℃左右，这个温度已经超过了地球上95%以上的材料熔点。帕克探测器也不是真的旅行的，在探测器上，还携带着很多重要探测设备，这其中包括成像设备、流程测试设备、计数设备以及成分测试设备，而这些高端设备要想正常工作必须要在30℃条件下才可以，这又是一大难题。隔热设备必不可少进了日冕区，探测器主要是受到了辐射热，要阻隔辐射热，也并不是没有办法，可以使用低导热系数陶瓷基复合材料，来达到隔热的效果。℃的情况下，没有哪一种金属材料能够做到，在这么高的温度下不融化。因此，在探测器最前端，装置碳纤维复合材料隔热罩，一个11.43厘米厚的隔热罩，能够阻挡大多数辐射热，通过这样的处理，在探测器阴影下，温度仅有30多摄氏度，正好满足了探测器设备工作最佳温度。太阳能电池遇上麻烦我们知道，航天探测器使用的能量，一般都是来自太阳能，并通过蓄电池储存能量，而帕克探测器也遇到一个棘手的问题，如果打开太阳能光伏板，光伏板不能抵抗℃的日冕区环境温度，但是如果不打开光伏板探测器，那就意味着有没有能量。在研发过程中，帕克探测器工程师尝试了很多种手段，最终找到了解决问题的办法。（1）专门为帕克探测器设计了独此一家，别无分号的主动制冷式供电系统；（2）考虑在轨道不同位置上，探测器与太阳的相对姿态有所不同，安装在绝热罩后方的一对电池板，采用了可开合的设计，在太阳附近向内收拢，远离太阳后打开；（3）就连热量从电池组件向底部压板的传输方式都与众不同，特意用上了优良热传导性和绝缘性兼具的陶瓷载体和特制粘胶来保证散热。如今，帕克探测器已经在太空中遨游了2年多时间了，尽管它目前还没有达到目的地，不过还是有了很多新发现。1.无尘区域，科学家此前一直认为人类之所以能够看到太阳，是因为天空中充满了尘埃，帕克探测器告诉我们，太阳周围有一个无尘区域；2.太阳风的新特点，太阳风是帕克教授首次发现，帕克探测器观测到太阳扩散出来的磁力线，以回旋的方式运动，几秒钟就有度；3.太阳风加速，此前科学家一直认为：太阳赤道附近太阳风为公里每秒，属于低速运动，而帕克探测器发现，在极地附近有高度太阳风，最高能到达公里每秒；4.太阳外面的大气层，从里向外分为光球，色球，过渡区，以及日冕。写在最后帕克探测器正在按照既定规划往前走，接下来的时间，让我们拭目以待，期待它能够带给人们更多新发现，解开人们心中一个又一个谜团。