太陽

一艘宇宙飛船在人類歷史上第一次觸碰到了太陽。

這項進入太陽的太空船計劃,NASA 從 1958 年開始構想提出,直到 2000 年才有技術能製作太空船去接近太陽,而在今年 2021 年實現。

「這太神奇了,帕克太陽探測器(Parker Solar Probe)碰到太陽了。」執行這項任務的 NASA 科學家 Nour Raouafi ,終其一生都在做太陽相關研究,但這是頭一次人類真的有機會近距離了解太陽的結構。科學家眼中閃閃發亮發出驚嘆的說「這就是夢想成真,Parker 探測器主要任務是飛越日冕,而我們做到了!」

太陽的邊緣有個科學家定義的阿爾文臨界面(Alfvén critical surface)Parker 探測器此次就越過了這個界面,這是人類史第一次進入離地球約 1.5 億公里的太陽邊緣。

這個里程碑不僅對太陽演化以及太陽影響力,有更深入的見解,透過了解太陽系這顆恆星,也有助一探宇宙其餘恆星與星系的資訊。

接近高溫的太陽,首見真實樣貌

不像地球表面有壯麗山景與蜿蜒河川,太陽沒有固體的表面,從 NASA 的影片中可以看到,太陽是一個巨大的熱電漿球,由自身的重力聚集在一起,太陽能物質從地表流出,但在太陽周圍,它受到太陽引力和磁場的束縳,這物質形成了太陽的大氣層,稱做日冕(Corona),細小的日冕太過微弱而無法輕易看到,只有當日全食時,在地球上才會清楚看到完全被摭住的太陽,外面一圈光環就是它。

幾世紀以來,科學家一直在研究這個日冕,這個太陽大氣層最令人感到不解的2大謎團,一個是太陽的高溫是從何而來,另一個就是太陽風(Solar Wind),熾熱、快速、四處飄散的太陽質,擺脫太陽的引力就會以太陽風的形式進入太空中,這股風力是以每小時數百萬英里加速,脫離太陽表面,而這股風力會破壞衛星系統與其應用在地球上的相關各項技術,因此,為了保護衛星系統與努力至今的科技成果,NASA 將到達日冕設為一個重要的關鍵目標。

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此外,了解這些從太陽流出、充滿在太陽大氣層(日冕)的物質很重要,有助於了解恆星如何影響太陽系中的生命,也可能有相同的影響力影響其他星系。

這一切,隨著 Parker 探測器接近太陽,更接近未知的真象,也看到了不同太陽表面的樣貌。

一窺幾世紀的太陽之謎

在飛越期間,Parker 探測器多次穿過日冕,拍到這粒子游繞在探測器四周,也偵測到磁場變化,在日冕裡面,因太陽風快速將部分物質送出,而讓日冕中太陽磁場變得更大。

同時,也追蹤到太陽風有個折返的扭節,讓太陽風暫時折返,愈接近太陽表面太陽風的折返現象愈多,追著這個折返活動的軌跡到太陽可見的表面,發現許多不同的小粒子,隨著底下熱氣上升,上升到太陽表面上方產生磁能漏斗,而上升到日冕或更遠的地方之前,這些漏斗內部就會形成折返。

這些折返是因什麼力量而形成,科學家不得而知,這也是接下來幾年 Parker 探測器要尋找的線索,找到這些原因才能預測太陽的變化對地球的影響。

工欲善其事,必先利其器。Parker 探測器的發射,要比先前任何探測器都更接近太陽,就要更能長時間耐高溫,而打造這樣的太空船,研發新興材料也是漫長的一條路。

Parker 探測器如何能夠如此接近太陽表面?

Parker 探測器之所以能夠生存,要歸功於由先進的碳複合材料製成的隔熱罩,可以承受高達 2,500華氏度(1,377 攝氏度)的溫度。這具有穿透太陽熱量的效果,就像賽車打破它前面的空氣一樣,在它後面產生氣流。在賽車後面的空間中,另一輛車遇到的風阻較小,實際上可以比在前面更快地加速。

Parker 探測器類似,它的隔熱罩將熱能推開,讓太空船和儀器們在它後面更易於管理溫度,不會融化所有測試的儀器。

本文開放合作夥伴轉載,資料來源:NASA Goddard,圖片來源:Shutterstock