旅行者号探测器:人类送往太阳系外的两只风筝


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旅行者号探测器:人类送往太阳系外的两只风筝



回顾旅行者号穿越“太阳风泡”的故事 , 全文略长 , 希望多多关注支持 。

以风筝之线为始 , 以彩虹之海为终最近看了星游记的《冲出地球》的电影 , 一家人三口 , 我的老婆意兴阑珊 。 我的孩子好像是因为年龄太小的缘故 , 没有像以前我们带他去看奥特曼和喜羊羊时那么激动 。 然而 , 我还是看的是津津有味 。 还是年少时的情怀吧 。 说起这个电影 , 让我想起来了旅行者1号和旅行者2号探测器冲出太阳系的故事 。 这与主人公冲出地球是多么的类似 , 以风筝之线为始 , 以彩虹之海为终 。
美国NASA于1977年9月5日发射的太空探测器旅行者1号 , 作为旅行者计划的一部分 , 旨在研究太阳系外和太阳日球层以外的星际空间 。 旅行者1号在其孪生旅行者2号发射16天后发射 。 这是人类向太空放的两只风筝 , 也是放飞最远的两只风筝 。 他们都已经冒险进入日球层之外 。


让我们首先了解当你离开太阳系中心时会发生什么首先明确两个概念 , 电磁辐射与太阳风 。 太阳风是指从太阳上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流;电磁辐射是由同向振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式传递动量和能量 , 其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面 。
除了电磁辐射 , 太阳也是太阳风的来源 , 即粒子流——首先是质子和电子 。 太阳风不断地从太阳中流出 , 同时形成超音速流 。

其次 , 太阳系就像被大泡泡包裹起来的“细胞” , “细胞“内外都充满了物质 。 在”细胞“内部 , 即使远离中心地带太阳 , 它也不是真空 , 更不是虚空 , 而是一个充满粒子的介质环境 。 因此 , 正如在任何充满粒子的介质中 , 可以确定其中的声速 。 例如 , 在地球轨道上 , 太阳风的速度在每秒400至700公里之间 , 这大约是近地等离子体中音速的10倍 。


太阳系太阳风泡
在“细胞”外部 , 太阳系又处于一个局部的星际介质中 , 其中也充满了质子和电子——星际等离子体 。 太阳在这个等离子体中运动 , 这可以与飞机在空中的运动相比较 。 其结果是两股气流的相互作用:球形对称的太阳风 , 从恒星向各个方向扩散 , 如果我们在与太阳的耦合参照系中看 , 则是星际等离子体的流动正在向我们袭来 。

这两股气流碰撞后形成一个相互作用的区域 , 该区域由几个边界组成(类似于细胞膜) 。 旅行者号早已越过靠近太阳的边界 , 被称为日球层冲击波 。 其特点是太阳风的速度从超音速减慢到音速 。
这个地方发生了什么?我们人类凭什么环境特征来理解我们已经越过了这个边界?在这里 , 一切都像超音速飞机一样发生 。 在它前面也形成冲击波 , 其中流动被抑制 , 其密度和温度升高 。 旅行者1号于2004年越过了这个边界 , 旅行者2号于2007年越过了这个边界 。

日球层的模型 , 当时旅行者2号还没有离开日球层 。 根据这个模型 , 日球层是对称的 。
在离太阳更远的地方 , 有一个平衡点 , 来自内部的太阳风和来自外部的星际等离子体碰撞的气流的压力会相等 。 在这个地方 , 形成了一个日球层顶 , 里面的空间被称为日球层 。 一年前 , 旅行者2号越过了这个边界 。

这里的太阳风会发生什么?它是否会停止?一般来说 , 太阳风不会穿透到日球层之外 , 星际等离子体也不会穿透到日球层之内 。 然而 , 太阳风的速度在这里并没有下降到零 , 而是扭转了方向 , 它的流动发生了逆转 , 在物理上形成了两种环境之间的界面 。 太阳风从内部绕着日光顶流动 , 而星际等离子体则在外部流动 。 日球层顶不是一个点 , 而是一个具有未闭合形状的表面:从迎面而来的星际等离子体流的侧面看 , 它类似于一个球体 , 从相反的角度来看 , 它有一条长长的尾巴 。

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