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自帕克太陽探測(cè)器發(fā)射以來已經(jīng)有124天了，距離它打破航天器接近恒星的最近距離也有幾周的時(shí)間了。今年，科學(xué)家們開始著手進(jìn)行研究這次近距離探測(cè)所獲取的數(shù)據(jù)。在華盛頓特區(qū)舉行的美國地球物理聯(lián)合會(huì)會(huì)議上, 四位研究人員分享了他們對(duì)探測(cè)器的期許。他們希望帕克太陽探測(cè)器獲得的數(shù)據(jù)能夠幫助他們回答幾十年來關(guān)于太陽，日冕，以及太陽風(fēng)的疑問。 “帕克太陽探測(cè)器”的任務(wù)logo，上面寫著“A Mission to Touch the Sun（一項(xiàng)觸摸太陽的任務(wù)） 研究太陽的科學(xué)家們對(duì)此等待已久，然而他們的等待是值得的。 “太陽物理學(xué)家們已經(jīng)等了60多年，才有可能完成這樣的任務(wù)。我們想要破解的太陽奧秘正在日冕中等待著我們?！?美國宇航局總部太陽物理學(xué)部主任尼古拉?福克斯。 日食期間拍攝到的白光日冕形態(tài)，太陽風(fēng)就沿著那些向遠(yuǎn)處延伸的條紋涌向太空之中 整個(gè)帕克太陽探測(cè)器飛掠太陽的過程都令人興奮。從2018年10月31日到11月11日，帕克太陽探測(cè)器完成了與太陽的首次近距離接觸，順利通過太陽的外層大氣——日冕——并使用四套尖端儀器收集了前所未有的數(shù)據(jù)。帕克將繞太陽運(yùn)行24圈，即有24次穿越日冕。在任務(wù)期間，探測(cè)器將飛掠金星7次，通過金星的引力減速來拉近與太陽的距離。 軌道設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)了24個(gè)花瓣形軌道，使“帕克太陽探測(cè)器”逐漸靠近太陽 “帕克太陽探測(cè)器”將7次掠過金星 當(dāng)探測(cè)器位于距離太陽0.25個(gè)天文單位以內(nèi)時(shí)，就會(huì)進(jìn)入日冕層，這時(shí)科學(xué)儀器會(huì)收集數(shù)據(jù)。在此期間，探測(cè)器的探頭將暴露于極端高溫和輻射下，由于太陽的干擾，探測(cè)器無法與地球通信。近距離接觸之后，它就可以將數(shù)據(jù)傳回地球，以供天文物理學(xué)家們研究。 “帕克太陽探測(cè)器為我們提供了數(shù)十年來困擾我們的了解太陽現(xiàn)象所必須的測(cè)量?！薄羝战鹚勾髮W(xué)/應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的帕克太陽探測(cè)器項(xiàng)目科學(xué)家努爾?勞瓦非。 第一個(gè)與太陽相遇的階段已經(jīng)完成，盡管還有很多工作要做才能完成這個(gè)任務(wù)，但在華盛頓特區(qū)的美國地球物理聯(lián)合會(huì)研究帕克的科學(xué)家們分享了他們希望從中獲得的一些信息。 上圖是由帕克太陽探測(cè)器的WISPR（太陽探測(cè)器的廣域成像儀）在2018年11月8日拍攝的，它顯示了所謂的冠狀流光。這些流光是由日冕內(nèi)的太陽物質(zhì)構(gòu)成的，它們往往出現(xiàn)在太陽活動(dòng)增加的區(qū)域。這條流光出現(xiàn)在太陽東側(cè)，包含至少兩條可見光。你也可以在背景中看到木星——靠近圖像中心的亮點(diǎn)。 帕克太陽探測(cè)器的WISPR（太陽探測(cè)器寬場(chǎng)成像儀）在2018年11月8日拍攝了這張日冕流線的圖像。日冕流線是日冕內(nèi)的太陽物質(zhì)構(gòu)成的，他們通常出現(xiàn)在太陽活動(dòng)增加的區(qū)域。圖中的日冕流線清晰可見，包含至少兩條可見光。日冕流下方的亮點(diǎn)是水星，旁邊的暗斑則是背景校正的結(jié)果。 帕克太陽探測(cè)器被設(shè)計(jì)用來解決三個(gè)主要問題： 日冕是如何被加熱到比太陽的可見表面高300倍的溫度的？ 太陽風(fēng)是如何以如此快的速度從太陽噴射出來的？ 一些太陽粒子是如何以超過光速一半的速度遠(yuǎn)離太陽的？ 一次大的日冕物質(zhì)拋射 “ 帕克太陽探測(cè)器正在為我們提供了解數(shù)十年來困擾我們的了解太陽現(xiàn)象所必不可少的測(cè)量數(shù)據(jù)，”位于馬里蘭州勞雷爾的約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的帕克太陽探測(cè)器項(xiàng)目科學(xué)家努爾?勞瓦非說?！盀榱思訌?qiáng)聯(lián)系，需要對(duì)日冕和年輕的太陽風(fēng)進(jìn)行本地采樣，而帕克正是這樣做的?！?/span> 沒有哪個(gè)航天器比帕克更接近太陽，因此科學(xué)家們并不完全知道從數(shù)據(jù)中可以得到什么。他們知道他們希望了解到什么，但并不十分確定。 “在獲得數(shù)據(jù)之前，我們不知道在太陽附近會(huì)發(fā)生什么，我們可能會(huì)看到一些新現(xiàn)象，” 努爾?勞瓦非說。“帕克是一個(gè)勘探任務(wù)——發(fā)現(xiàn)新發(fā)現(xiàn)的潛力巨大?！?/span> 帕克的報(bào)告表明，第一科學(xué)階段已捕獲質(zhì)量數(shù)據(jù)了。這部分是由于飛掠金星的緣故，當(dāng)時(shí)探測(cè)器能夠?qū)π行沁M(jìn)行一些測(cè)量，從而核實(shí)了儀器的功能。第一階段的一些科學(xué)數(shù)據(jù)已經(jīng)下載，但是太陽物理學(xué)家將不得不繼續(xù)等待以獲取所有數(shù)據(jù)。由于任務(wù)的不斷解鎖，這次飛掠的一些科學(xué)數(shù)據(jù)要等到2019年4月任務(wù)第二次太陽相遇之后才能下載。 “帕克太陽探測(cè)器”的運(yùn)行軌道 帕克太陽探測(cè)器并不是研究太陽的唯一航天器。其他飛行器還包括SOHO（太陽和太陽風(fēng)層觀測(cè)衛(wèi)星），SDO（太陽動(dòng)力學(xué)觀測(cè)臺(tái)）和STEREO-A（日地關(guān)系觀測(cè)臺(tái)）探測(cè)器。但是，盡管這三者正在做自己的重要科學(xué)探測(cè)，但沒有哪一個(gè)比帕克更接近太陽。 太陽動(dòng)力學(xué)觀測(cè)臺(tái) “太陽動(dòng)力學(xué)觀測(cè)臺(tái)”獲得的太陽表面高清晰度圖片 “帕克太陽探測(cè)器將進(jìn)入一個(gè)我們從未去過的地區(qū)，”位于馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的太陽物理學(xué)家特里·庫切拉說?！芭c此同時(shí)，從遠(yuǎn)處，我們可以觀察到太陽的日冕，該日冕驅(qū)動(dòng)著帕克太陽探測(cè)器周圍的復(fù)雜環(huán)境?！?/p> 下面的動(dòng)圖顯示了美國宇航局日地關(guān)系天文臺(tái)（STEREO-A）航天器的實(shí)際數(shù)據(jù)，以及帕克太陽探測(cè)器在2018年11月的第一個(gè)太陽遭遇階段飛越太陽的外部大氣時(shí)的位置。這些圖像提供了了解帕克太陽探測(cè)器觀察結(jié)果的關(guān)鍵背景。（圖源：NASA / STEREO） 每個(gè)研究太陽的探測(cè)器對(duì)其他探測(cè)器所看到的內(nèi)容提供了不同的背景和觀點(diǎn)。帕克太陽探測(cè)器的行進(jìn)距離為0.25天文單位之內(nèi)，而日地關(guān)系天文臺(tái)探測(cè)器繞太陽運(yùn)行的時(shí)間約為1 天文單位。太陽動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)航天器在地球同步地球軌道上，而太陽和太陽風(fēng)層觀測(cè)衛(wèi)星在日地拉格朗日 1點(diǎn)周圍的暈圈軌道上。 Kucera說：“ 日地關(guān)系天文臺(tái)探測(cè)器的任務(wù)就是從不同位置觀察日光層，而帕克就是其中一部分-從我們從未有過的角度進(jìn)行測(cè)量?！?/span> 科學(xué)是漸進(jìn)的，帕克的研究專家們想指出，即使我們沒有得到有關(guān)問題的答案，但改進(jìn)太陽運(yùn)行的模型也是帕克工作的一部分。 模型是檢驗(yàn)有關(guān)太陽基礎(chǔ)物理學(xué)理論的好方法。通過創(chuàng)建一個(gè)依靠某種機(jī)制來解釋日冕加熱的模擬（例如，某種稱為阿爾芬波的等離子波），科學(xué)家們可以對(duì)照帕克的實(shí)際數(shù)據(jù)檢查模型的預(yù)測(cè)，看它們是否對(duì)應(yīng)。如果這樣做的話，這意味著潛在的理論可能正在發(fā)生。如果沒有，則返回到原位。 賴?yán)f：“我們?cè)陬A(yù)測(cè)日全食期間太陽日冕的結(jié)構(gòu)取得了很大的成功?！?“ 帕克將提供前所未有的測(cè)量結(jié)果，這將進(jìn)一步限制模型和嵌入其中的理論。” PSP破紀(jì)錄的速度對(duì)其工作至關(guān)重要。 當(dāng)我們從地球上看到太陽時(shí)，太陽大約每27天旋轉(zhuǎn)一次，而驅(qū)動(dòng)其大部分活動(dòng)的太陽結(jié)構(gòu)也隨之移動(dòng)。這給科學(xué)家們帶來了一個(gè)問題，因?yàn)樗麄儫o法確定他們所看到的變異性是由產(chǎn)生該活動(dòng)的區(qū)域的實(shí)際變化所驅(qū)動(dòng)的（時(shí)間變化），還是僅是從一個(gè)新的來源區(qū)域接收到的太陽能材料所引起的空間變化。。PSP的速度意味著它可以解決該問題。 在某些時(shí)候，Parker太陽探測(cè)器的行進(jìn)速度足以使其與太陽的旋轉(zhuǎn)速度幾乎完全匹配，這意味著Parker可以在很短的時(shí)間內(nèi)“徘徊”在太陽的一個(gè)區(qū)域上?？茖W(xué)家可以確定，此期間的數(shù)據(jù)變化是由太陽的實(shí)際變化而不是太陽的自轉(zhuǎn)引起的。 帕克太陽探測(cè)器是NASA的“星空生活”計(jì)劃的一部分，旨在探索直接影響生活和社會(huì)的太陽地球系統(tǒng)的各個(gè)方面。 作者: universetoday |
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可以通過模型將Parker Solar Probe進(jìn)行的測(cè)量連接到太陽的源。圖片來源：Predictive Science Inc.
