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178亿公里外,探测器遭遇5万度“火墙”,人类被困在太阳系之中?

类别:社会 发布时间:2024-05-31 09:41:00 来源:魅力科学君

太阳系很大,人类的活动范围却很小,迄今为止,人类在太阳系中去得最远的地方就是月球,不过在无人探测器的帮助下,人类还是可以去到更远的地方,甚至有些探测器还有望在未来直接飞出太阳系,比如说旅行者2号就是其中之一。

178亿公里外,探测器遭遇5万度“火墙”,人类被困在太阳系之中?

旅行者2号于1977年发射升空,在此之后,它利用木星、土星、天王星和海王星的“引力弹弓”进行了多次加速,其速度已经超过了太阳系的逃逸速度。引人注目的是,在飞到178亿公里外的位置上时,这个探测器遭遇了一道温度高达5万度的“火墙”(摄氏度,下同)。

这就不免令人担心,这道“火墙”的存在,是否意味着人类被困在太阳系之中呢?下面我们就来看一下这具体是怎么回事。

实际上,这道“火墙”与太阳风直接相关,所谓太阳风,其实是指太阳向宇宙空间中释放出的高速带电粒子流,这些粒子主要是质子和电子,太阳风的速度很快,在我们地球附近,太阳风的速度通常都可以达到每秒350至450公里,最高可以超过每秒800公里。

178亿公里外,探测器遭遇5万度“火墙”,人类被困在太阳系之中?

如此强劲的太阳风,就在星际空间中“吹”出来一个“气泡”,这也被称为“日球层”(heliosphere),其内部主要受到太阳风的影响,外部则主要受到星际介质的影响。“日球层”的边界则被称为“日球层顶”,这其实就是旅行者2号遭遇的“火墙”。

旅行者2号是2018年抵达“日球层顶”的,在此之前,科学家就已经推测出这片区域的温度很高,而造成高温的原因,其实就是太阳风与星际介质会在该区域发生激烈的相互作用,只不过科学家给出的理论温度应该在1.5万至3万度,而该探测器实际测量出的温度却可以达到5万度。

178亿公里外,探测器遭遇5万度“火墙”,人类被困在太阳系之中?

可能有人会认为,在如此高的温度下,旅行者2号就将被直接烧毁,但事实却并非如此。原因很简单,那就是它的能量密度非常低,旅行者2号传回的探测数据显示,当它在这片区域中穿行时,平均每秒只会接触到25至50个以质子、氦原子核以及电子为主的微观粒子。

从微观角度来讲,温度其实就是微观粒子在运动时的平均动能的标志,一个系统的温度越高,其中微观粒子的平均动能就越高,然而想要烧毁一个物体,必须要有足够多的热量,而热量除了与温度有关之外,还与能量密度密切相关,虽然这道“火墙”的温度可以达到5万度,但以如此低的能量密度,其释放出的热量却可以说是微乎其微,根本就不足以在宏观上造成探测器的损坏。

当然了,在微观层面,这道“火墙”还是可以对探测器非常细微的损伤,不过在发射之前,科学家早已给旅行者2号安装了可以有效抵挡微观粒子侵袭的合金外壳,所以这也不是问题。

178亿公里外,探测器遭遇5万度“火墙”,人类被困在太阳系之中?

实际情况也确实是这样的,要知道在2012年的时候,旅行者2号的“姊妹探测器”——旅行者1号,就已经率先抵达“日球层顶”,而现在这个探测器早已穿过了这道“火墙”,并且直到现在,它依然在与地球联系,只不过由于它的等离子体科学分析仪在那个时候已经关闭,并因此而没有测量出“日球层顶”的温度。

所以一个简单的道理就是,既然探测器都可以安然无恙地穿过“日球层顶”,人类未来的宇宙飞船当然也能做到这一点,也就是说,这道“火墙”的存在,并不意味着人类被困在太阳系之中。

值得一提的是,太阳系的“日球层”可以有效地抵御来自星际空间的高能宇宙射线,从这方面来讲,“日球层顶”可以认为是人类的“保护罩”,而不是将人类困住的“火墙”。

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快照生成时间:2024-05-31 12:45:14

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