日冕是什么意思 日晷原理及示意图

2023-09-2720:40:59综合资讯0

日冕

日冕是太阳大气的最外层,里面是色球层和光球层。这与地球大气的分层类似,不同的是地球大气最外层叫做逸散层,最外围可以称为地冕!

太阳的大气层中,日冕层的厚度可达数百万千米甚至更厚!

光球层位于太阳对流区以上,是最底层,厚度约为500多千米,温度由内而外逐渐降低,与色球层的交界处,温度下降到大约4000多度。

而从色球层开始,离太阳越远温度反而升高!色球层的温度开始上升到一万度左右,更离谱的是,离太阳最远的日冕层,温度居然可以上升到上百万度。至于为何会如此,今天我们暂不讨论,先来聊聊进入这种高温的日冕层,探测器是否能够承受,是否夸大或夸张了!

帕克太阳探测器

帕克太阳探测器是迄今为止首个能近距离探测太阳的探测器。于2018年8月12日发射升空,于同年10月29日到达距离太阳4273万千米的地方,成为人类历史上距离太阳最近的人造探测器。11月份又到达距离太阳2400万千米的地方!

随后接近太阳可就没那么容易了,需要不断改变椭圆轨道位置以降低近日点,这一过程需要借助金星引力来实现,通过7次接近金星来改变轨道。这是一个漫长的过程,预计到2024年,帕克太阳探测器将达到指定轨道近日点距离为616万千米的地方,进入日冕范围。

日冕高温如何抗住?

在设计帕克太阳探测器时,面 临 太阳这一面的科学家们为它设计了一个由炭复合材料制作的隔热防护板,能有效阻挡太阳热辐射对防护板后面的设备造成的伤害,这个防护板能够承受高达1400度的高温,使防护板后面的探测器保持在略高于室温的程度。

这里有一个问题,它仅能承受高温1400度。这与100万度好像差距很大吧?事实上,我们是否考虑到科学家们这些问题呢?

科学家肯定考虑到了,关于100万度高温的日冕探测器的进入问题,并不成问题。

我们知道,温度的高低取决于粒子的运动速率,运动速率越高,温度也越高。但我们却忽视了另一个因素,即单位面积内的粒子数量与温度之间也有着密切的关系!

保温杯大家肯定都知道。滚烫的开水放进保温杯里可以保温又不会烫手。其中的原理其实就是保温杯里的隔热层,这个隔热层一般由真空层构成,将内部气体抽走,虽然无法完全全部抽走,但随着单位面积内分子数量的减少,导致热传递效果减弱,从而保证热量不会丧失,同时起到隔热作用!

日冕层内的粒子运动速率虽然很高,但它的单位粒子数量实在太低了!每立方米仅约为10的15次方数量。虽然这个数值很大,但如果拿我们地球大气的分子来进行比较的话,实在微不足道!

我们地球空气混合物的分子密度在标准气压下大约为2.68710的25次方数量每立方米,大约是日冕层粒子数量的250亿倍!所以即使温度如此之高,对航天探测器的加热效应并不强烈,预计温度只会上升到大约1300多度,在探测器承受范围之内!

还有一个例子,或许更容易理解,火焰和沸水温度哪个更高?显然是火焰温度更高,但是我们迅速将手从火焰上划过,手一般不会受伤,但是如果快速将手从沸水中划过,就难以避免被烫伤!(友情提醒:仅可想象,请勿模仿)。

这是因为水的分子数量远大于空气混合物的分子数量,因此将热能传递给手的热量也比空气高得多!所以帕克太阳探测器进入日冕是没有问题的,至于能深入多少,仍然未知数!