兩艘航天器在解釋太陽神秘的(de)熱(rè)量方面邁出了(le)巨大(dà)的(de)一步。
美(měi)國宇航局(NASA)和(hé)歐洲航天局(ESA)之間的(de)合作探索了(le)一個(gè)持久的(de)謎團。理(lǐ)論上,太陽的(de)大(dà)氣層——日冕——應該比其表面溫度低。這(zhè)是因爲太陽的(de)能量來(lái)自其核心的(de)核爐。由于日冕離這(zhè)個(gè)熱(rè)源較遠(yuǎn),邏輯上應該表明(míng)它的(de)溫度較低。
事實上,情況并非如此。太陽表面的(de)溫度“僅”約爲6,000攝氏度。與此同時(shí),日冕的(de)溫度高(gāo)達100萬度,比原來(lái)高(gāo)出150多(duō)倍。
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爲了(le)解釋這(zhè)種差異,科學家們指出了(le)一種稱爲等離子體的(de)帶電氣體,它構成了(le)日冕。他(tā)們懷疑太陽大(dà)氣中的(de)湍流正在加熱(rè)等離子體,但一直在努力證明(míng)這(zhè)一理(lǐ)論。
爲了(le)收集進一步的(de)證據,需要兩艘航天器。在距目标一定距離處進行遙感。然後它将使用(yòng)相機以不同波長(cháng)觀察太陽及其大(dà)氣。
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其他(tā)航天器将飛(fēi)過該地區(qū)。當衛星移動時(shí),它将測量該區(qū)域的(de)粒子和(hé)磁場(chǎng)。
每艘航天器都可(kě)以單獨發現有用(yòng)的(de)線索。但在一起時(shí),他(tā)們可(kě)以更全面地描繪等離子體中發生的(de)情況。
美(měi)國宇航局和(hé)歐洲航天局擁有執行該任務的(de)理(lǐ)想候選者:太陽軌道飛(fēi)行器和(hé)帕克太陽探測器。
歐空局領導的(de)太陽軌道飛(fēi)行器主要負責遙感操作。與此同時(shí),美(měi)國宇航局的(de)帕克太陽探測器的(de)任務是更接近太陽進行現場(chǎng)測量。
這(zhè)兩艘航天器共同實現了(le)星際裏程碑:首次同時(shí)測量日冕的(de)大(dà)尺度結構和(hé)等離子體的(de)微物(wù)理(lǐ)特性。
研究人(rén)員(yuán)在本周《自然通(tōng)訊》雜(zá)志上發表的(de)一篇研究論文中揭示了(le)他(tā)們的(de)發現。
在比較觀察結果後,研究小組确信湍流是一種傳遞能量的(de)方法。他(tā)們将這(zhè)種效果與攪拌一杯咖啡進行了(le)比較。當流體移動時(shí),能量被轉移到越來(lái)越小的(de)尺度,最終将能量轉化(huà)爲熱(rè)量。
在日冕中,流體也(yě)被磁化(huà)。這(zhè)樣一來(lái),磁能也(yě)可(kě)以轉化(huà)爲心能。
歐洲航天局太陽軌道飛(fēi)行器項目科學家丹尼爾·穆勒 (Daniel Müller) 對(duì)這(zhè)項研究成果表示贊賞。
“這(zhè)是科學上的(de)第一次,”穆勒在一份聲明(míng)中說。“這(zhè)項工作代表著(zhe)解決日冕加熱(rè)問題向前邁出了(le)重要一步。”
仍然需要進一步的(de)工作來(lái)揭開太陽能加熱(rè)的(de)神秘面紗,但我們現在已經對(duì)該過程進行了(le)首次測量。