賽先生
美國宇航局為紀念天文學家在歷史上做出的杰出貢獻,常以天文學家的姓氏命名航天器,如哈勃空間望遠鏡、錢德拉X射線天文臺(此兩物均在太空,而非陸地上)等,而尤金·派克是首位在世時就獲此殊榮的科學家。2017年,美國宇航局命名了派克太陽探測器,以感謝尤金·派克先生在20世紀50年代創(chuàng)建了太陽風、日冕等系統(tǒng)理論。
太陽風、日冕是什么呢?為什么這么重要?
日冕是太陽大氣的最外層,像太陽的熱氣,從太陽表面向四周散發(fā),可以延綿至數(shù)百萬公里之外。日冕自身比較暗,因此我們平常看不到它,就像燈泡,我們只看到耀目的光,卻看不到它散發(fā)的熱氣。只有日全食時,月亮擋住了太陽,日冕的光芒才會顯露出來。
日冕像一層輕薄的細紗,甚至像漂亮的花邊,給太陽周圍扎上了一圈,花紋有的像指紋,有的像小鳥的羽毛。
貌似柔弱的日冕實際上火爆異常,溫度高達1 000 000℃~2 000 000℃。太陽表面才不過5 500℃,太陽散發(fā)的熱氣居然比太陽本身的溫度更高!高200多倍呢!生活中,我們見過熱氣比熱源更熱的事例嗎?從來沒有。正如烤火取暖,再怕冷的人都不敢把手伸進火爐里,可日冕卻顛覆了生活常理。離太陽表面百萬公里的地方反而比太陽表面更熾熱,其熱能從何而來?
日冕已讓人迷惑不解,而從它這里生出的太陽風、太陽風暴更是詭異,它們給圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的行星帶來了巨大的災(zāi)難,有的甚至是滅頂之災(zāi)。
40億年前,火星的環(huán)境堪比今日的地球,除了有廣袤的土地,還有碧波萬頃的汪洋大海。但火星怎么會衰敗到今天這般干涸,寸草不生呢?2015年,美國天文學家找到了答案:從日冕中產(chǎn)生的太陽風沒日沒夜地刮,太陽風暴不時襲擊,漸漸刮去、剝落了火星的大氣層,沒有大氣外衣的保護,火星上的海洋和湖泊逐漸蒸發(fā)、消失。所以40億年后的今天,火星與地球截然是沙漠與綠洲之別。
我們的地球幸而有堅實的磁氣圈保護,才抵擋得住太陽風暴的肆虐,但也有受傷害的記錄。如1859年9月,太陽風暴毀壞了地球上的電報設(shè)施,致使歐洲和北美的電報系統(tǒng)癱瘓——這就是歷史上的卡靈頓事件;1989年3月,太陽風暴部分損壞了地球上的電力設(shè)備,導致加拿大魁北克省電力中斷9小時,600萬人受到影響;它還干擾過我們的無線電、衛(wèi)星通信,致使股票中止交易;它還會危害太空中宇航員的安全等。如何對太陽風暴進行預(yù)測預(yù)報,減少它對人類社會的破壞,這些都是科學家要做的事。
2018年8月12日下午3時31分,美國宇航局向太陽發(fā)射了派克太陽探測器,讓它進入日冕內(nèi)實地考察,觀察太陽風、太陽風暴如何生成又如何發(fā)威。這是人類歷史上首個進入日冕的航天器,它離太陽表面的最近距離是630萬公里。這是一種新型的耐熱航天器,與其他太空探測器相比,它更接近太陽表面。它將在灼熱的太陽表面大約600萬公里內(nèi)飛行,相比先前的飛行器靠近7倍。如果一切按計劃進行,探測器將以每小時724 205公里的速度飛馳,在大約7年的時間里,它將在太陽附近完成24次軌道運行,并經(jīng)過金星7次。
派克太陽探測器的外形像個花瓶,大小像一輛小汽車。它在灼熱的日冕區(qū)運行,不怕被高溫熔化掉?原來,探測器頭頂有一塊隔熱板,厚約12厘米,由碳復合材料制成,能抵擋1 400℃的高溫,它還自帶冷卻系統(tǒng),能使探測器內(nèi)接近室溫。因此,盡管日冕區(qū)既有高溫又有高輻射,探測器內(nèi)的儀器卻能等閑視之,仍正常進行工作。
早在20世紀50年代,天文學家們就夢想能制造一個探測器,到日冕去實地看個究竟,但當時沒法制造出抗高溫探測器。直到現(xiàn)在,當材料科學、計算機軟件都邁上了更新更高的臺階后,人類才走近太陽,揭開日冕神秘面紗的時候才終于到來了。