旅行者2号遇到“火墙”阻挡,温度达49427℃,人类飞不出太阳系?

栏目:成人教育  时间:2023-03-31
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  总结

  自古很久很久以前,人类虽然还没有认知世界的能力,但已经对宇宙充满了好奇。黄道十二星座在西方占星学中,即黄道十二宫,与宇宙方位同义,描述了太阳在黄道上经过的十二个等分区域天体。

  我国古代天文学家通过观察太阳、月亮和五颗星的运动,将黄道面附近的星象划分为28星区,又称28星座,已成为中国传统文化的重要组成部分之一,被广泛应用于天文、宗教、文化、幻数等,内容极其庞大复杂。

  

  28个星座

  中国可以说是世界上最早开始天文学的国家。很早就迈出了探索宇宙的第一步。农学、医学和数学,就是天文学。早在公元前776年,我国的《诗经·小雅》就记载了月偏食的存在,比古埃及最早的月全食记录还要早55岁。甚至在公元前14世纪的甲骨文中,就有中国古代日珥的记载。

  现在,为了进一步探索神秘的宇宙,人类向宇宙发射了多艘星际探测器,其中两艘已经正式进入星际空间,踏上了通往宇宙的脚步。分别是1977年发射的航海者一号和航海者二号。它比航海者一号更早于1977年发射升空,2010年8月20日在美国肯尼迪航天中心发射升空,是宇宙中飞行最远的人造物体之一。原名水手。起初计划以Mariner的任务为基础,探索火星、金星和水星,后来改变了计划改名为航海者号。航海者一号发射后不久,目标变更为距离较远的木星和土星,行进轨迹也随着航海者一号的脚步而转移。航海者二号使用核动力电池,即提供能量的钚电池。在运行过程中使用重力辅助技术,只需使用少量的推进剂,时间飞行行星就更少了。

  

  航海者二号

  从1977年开始,航海者二号的推进剂可以运行到到2025年之后,然后因动力不足而停止工作,同时无法传输重要有意义的科学数据。

  为了更好地研究宇宙天体,人类还在航海者二号上安装了11台仪器研究空间物体,并通过了喷气推进实验室的设计。航海者二号推进剂的推进器采用高增益天线,是航海者二号与地球通信的一部分。它使用3.7米长的天线通过深空网络收发数据,将航天飞行中拍摄的图像传回地球。

  

  航海者探测器结构另外,航海者二号和航海者一号一样,镀金铜记录了地球上54种语言的问候语和117张图片CD,包括有关如何播放光盘的说明以及有关地球位置的信息。

  人类试图向未来可能拦截航海者号的外星智慧生物表达我们的善意,并提供我们的信息与他们完成友好交流。

  

  航海者携带的铜质唱片

  发现航海者二号行星探测器。主要原因是当时它正处于176年一遇的的几何排列中,因此得以造访四大行星及其卫星。

  航海者二号给人们带来了很多非常珍贵的实物资料。虽然几个世纪以来人们通过望远镜研究宇宙,但对这个世界的认识仍然不到位。

  比如在人类长期观测的木星上,航海者二号发现大气层上方的大红斑风暴其实是一个逆时针旋转的风暴系统。此外,还有其他比较小的风暴和漩涡。

  航海者二号发现了木星表面特征人类通过航海者二号发现了木卫一上活跃的火山活动,观察并记录了上述九座火山的喷发。

  木星周围的光环和卫星都在磁场中,上面的粒子和磁场构成了木星的磁圈,它也会随着木星的自转而移动,每接触到木星一秒就会刮痕1公吨的物质。

  而这些离开卫星的物质会变成环状离子云,有的向外移动扩大木星磁场的表象,而当木卫一来到磁场后,就会发射400,000伏特并产生300万安培电流。

  1981年,航海者二号接近土星,探测到土星大气层,并测量了上面的温度和密度,为人类研究土星提供了非常重要的数据支持。

  

  土星完成了对木星和土星的观测,航海者二号继续前行,在1986年成功探测到天王星的大气层和行星环系统,发现天王星实际上与磁场。

  它的辐射带与土星一样密集,导致光线在10万年的时间里使困在卫星或环中的甲烷颜色变暗,这就是天王星及其周围的卫星和环看起来呈灰色的原因。

  1989年,航海者二号来到了最后一个可以造访的星球——海王星,人类发现了大黑斑,并发现海王星海王星是唯一的大黑斑太阳系中与行星自转方向相反的卫星。经探测,人类认为海卫一上可能存在液氮海洋和冰湖,地表温度约为-240°C,是已知最冷的太阳系天体,其上也有三座低温火山,会喷出冻结的甲烷和氮冰粒。

  

  海卫一

  而在途中,航海者二号还发现了海王星的16颗新卫星,为人类认识海王星做出了非常重要的贡献。

  从此,航海者二号的行星探访任务结束,踏上了探索宇宙的道路。航海者二号遭遇“火墙”

  2008年11月,航海者二号已经在宇宙中航行了40年,传输数据显示它已经到了边缘日球层,是太阳风粒子能到达的最远点,距地球约180亿公里。

  如果根据太阳风粒子可以到达的地方和影响范围来估算太阳系的大致位置,那么航海者二号已经成功到达了太阳系边缘。

  

  航海者二号在日球层边缘

  然而神奇的是,在这个太空边缘有温度高达49427℃的等离子屏障”一般静止不动。

  其实在航海者二号来到这“火墙”之前,航海者一号从不同的方向经过了这片区域。不过由于仪器设备不同,2号有相关设备可以监测太阳粒子和观察其他宇宙射线,所以科学家们可以通过发回的各种数据来分析2号遇到的情况,但是数据一号送回来的没有引起人们注意也是因为没有监控设备。

  科学家通过分析认为,火墙是太阳风粒子、来自太阳系外的宇宙辐射和星际离子高速碰撞的结果。

  

  “防火墙”

  太阳活动产生的高能辐射粒子通过太阳风向周围传播,有的被天体吸收,有的被天体内部的磁场反弹聚集,而那些直到在太阳引力范围下可以到达的最远的地方,才被吸收遵循新的路线。

  在这个过程中,粒子的能量也会相应减弱,与外系统的星际粒子相互抵消、竞争,形成紧密的“高能粒子墙”,抵御宇宙中70%的致命辐射射线,将太阳系与宇宙空间隔开,保护太阳系内的天体免受这些辐射的攻击。

  这防火墙的温度可以高达49427℃,也是因为里面的辐射粒子移动太快了。人们常用温度来衡量微观粒子的运动程度。根据热力学知识,微观粒子的运动速度越快,显示的温度就越高。

  

  高温分子运动强烈

  

  按理说,在这样的高温条件下,航海者二号靠近后,会因为高温气化,导致灰烬被抹去。

  然而,事实上,虽然宇宙辐射粒子的速度非常快,但是在180亿公里的星际距离中,这里的物质密度很低,聚集在一起的粒子数量也很少,所以它不能形成阻力。凭借强大的屏障,航海者二号实际受到的热冲击很小,就像一堵泡沫墙,轻松顺利地穿过它。

  人类能否离开太阳系?2018年12月10日,航海者二号成功离开日球层。成为继航海者一号之后第二个进入星际空间的探测器。

  

  日球层

  虽然已经跨过了“火墙”,似乎已经跨入了探索宇宙的步骤,但就宇宙而言,离地球并不算太远,而且它甚至还在太阳系中。与光年的距离相比,旅者40多年的旅程真是沧海一粟。

  我们认为的太阳系边界其实就是太阳风输送的粒子可以到达的地方。目前,太阳系的边界实际上是一个叫做奥尔特云的地方,航海者二号飞入这个区域大约需要300年,甚至更长的时间是时候飞出这个区域了,30,000年。

  以人类目前的科技水平,想要离开太阳系,的速度是最大的障碍。看太阳系的有效引力范围,如果按照航海者一号和航海者二号的速度,太阳系的半径是2光年,速度是每秒14公里,那么要离开太阳系至少需要2万年,这对人类来说是完全不可能的。

  

  太阳系

  另外,宇宙中有大量的辐射线。我们还需要研究是如何让人体承受太阳系外的高强度辐射的。

  我们的宇航员在离开地球的时候,一定要非常注意辐射对人体的影响。一些科学家已经证明,银河系的宇宙辐射会导致人体产生非常严重的肿瘤。

  同时,人体非常脆弱,需要各种营养素来提供身体所需的能量,以维持身体的健康和活力。每天要补充上百种微量元素,对环境的要求也很高。不能太高也不能太低,否则会对人体产生影响。

  

  宇宙辐射

  而我们都应该知道,力的作用是相互的,人类要想飞出太阳系,就需要将这些能量还给宇宙。

  例如发射火箭、探测器等,都需要相应的能够支撑足够飞行距离的燃料作为动力。同时,如果我们要加速或改变运动方向,我们也需要消耗能量。

  而当我们发射火箭和其他航天器时,我们会消耗大量的能量。首先要先克服大气的阻力。《火箭方程式的暴政》表明,人类能够发射到太空的物质重量是有限的。要飞出太阳系,需要大量的能源,而且人数有限。

  

  航天器结论

  人类目前的航空技术无法支撑飞出太阳系的伟大愿望,人类甚至还没有踏上过火星表面。

  航行了40多年的航海者二号,给人类带来了大量的宇宙数据,同时也在告诉我们,人类不可能飞出太阳系很短的时间。

  更何况,保护太阳系内部免受辐射的防火墙只能说明没有生命的物体可以无障碍通过,而人体是否能承受得住,谁也说不准。

  想要进入宇宙,首先要克服的是速度的问题。目前人类发明的宇宙飞船的速度还是太慢了,人类的寿命只有短短的100年,而且这还是在没有疾病、疾病等外界影响的情况下。人类还需要继续发展科技,才能慢慢接近飞越太阳系的梦想。

  

  人类对太空的探索

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