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科学|帕克完成首张对太阳的特写


自帕克太阳探测器发射以来已经有124天了 ， 距离它打破航天器接近恒星的最近距离也有几周的时间了 。 今年

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， 科学家们开始着手进行研究这次近距离探测所获取的数据 。 在华盛顿特区举行的美国地球物理联合会会议上, 四位研究人员分享了他们对探测器的期许 。 他们希望帕克太阳探测器获得的数据能够帮助他们回答几十年来关于太阳 ， 日冕 ， 以及太阳风的疑问 。
“帕克太阳探测器”的任务logo ， 上面写着“A Mission to Touch the Sun（一项触摸太阳的任务）
研究太阳的科学家们对此等待已久 ， 然而他们的等待是值得的 。
“太阳物理学家们已经等了60多年 ， 才有可能完成这样的任务 。 我们想要破解的太阳奥秘正在日冕中等待着我们 。 ”-美国宇航局总部太阳物理学部主任尼古拉?福克斯 。

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日食期间拍摄到的白光日冕形态 ， 太阳风就沿着那些向远处延伸的条纹涌向太空之中
整个帕克太阳探测器飞掠太阳的过程都令人兴奋 。 从2018年10月31日到11月11日 ， 帕克太阳探测器完成了与太阳的首次近距离接触 ， 顺利通过太阳的外层大气——日冕——并使用四套尖端仪器收集了前所未有的数据 。 帕克将绕太阳运行24圈 ， 即有24次穿越日冕 。 在任务期间 ， 探测器将飞掠金星7次 ， 通过金星的引力减速来拉近与太阳的距离 。

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轨道设计师设计了24个花瓣形轨道 ， 使“帕克太阳探测器”逐渐靠近太阳

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“帕克太阳探测器”将7次掠过金星
当探测器位于距离太阳0.25个天文单位以内时 ， 就会进入日冕层 ， 这时科学仪器会收集数据 。 在此期间 ， 探测器的探头将暴露于极端高温和辐射下 ， 由于太阳的干扰 ， 探测器无法与地球通信 。 近距离接触之后 ， 它就可以将数据传回地球 ， 以供天文物理学家们研究 。
“帕克太阳探测器为我们提供了数十年来困扰我们的了解太阳现象所必须的测量 。 ”——霍普金斯大学/应用物理实验室的帕克太阳探测器项目科学家努尔?劳瓦非 。
第一个与太阳相遇的阶段已经完成 ， 尽管还有很多工作要做才能完成这个任务 ， 但在华盛顿特区的美国地球物理联合会研究帕克的科学家们分享了他们希望从中获得的一些信息 。

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上图是由帕克太阳探测器的WISPR（太阳探测器的广域成像仪）在2018年11月8日拍摄的 ， 它显示了所谓的冠状流光 。 这些流光是由日冕内的太阳物质构成的 ， 它们往往出现在太阳活动增加的区域 。 这条流光出现在太阳东侧 ， 包含至少两条可见光 。 你也可以在背景中看到木星——靠近图像中心的亮点 。
帕克太阳探测器的WISPR（太阳探测器宽场成像仪）在2018年11月8日拍摄了这张日冕流线的图像 。 日冕流线是日冕内的太阳物质构成的 ， 他们通常出现在太阳活动增加的区域 。 图中的日冕流线清晰可见 ， 包含至少两条可见光 。 日冕流下方的亮点是水星 ， 旁边的暗斑则是背景校正的结果 。 图源：美国宇航局 /海军研究实验室/ 帕克太阳探测器
帕克太阳探测器被设计用来解决三个主要问题：
日冕是如何被加热到比太阳的可见表面高300倍的温度的？
太阳风是如何以如此快的速度从太阳喷射出来的？
一些太阳粒子是如何以超过光速一半的速度远离太阳的？

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一次大的日冕物质抛射
“ 帕克太阳探测器正在为我们提供了解数十年来困扰我们的了解太阳现象所必不可少的测量数据 ， ”位于马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的帕克太阳探测器项目科学家努尔?劳瓦非说 。 “为了加强联系 ， 需要对日冕和年轻的太阳风进行本地采样 ， 而帕克正是这样做的 。 ”
没有哪个航天器比帕克更接近太阳 ， 因此科学家们并不完全知道从数据中可以得到什么 。 他们知道他们希望了解到什么 ， 但并不十分确定 。
“在获得数据之前 ， 我们不知道在太阳附近会发生什么 ， 我们可能会看到一些新现象 ， ” 努尔?劳瓦非说 。 “帕克是一个勘探任务——发现新发现的潜力巨大 。 ”
帕克的报告表明 ， 第一科学阶段已捕获质量数据了 。 这部分是由于飞掠金星的缘故 ， 当时探测器能够对行星进行一些测量 ， 从而核实了仪器的功能 。 第一阶段的一些科学数据已经下载 ， 但是太阳物理学家将不得不继续等待以获取所有数据 。 由于任务的不断解锁 ， 这次飞掠的一些科学数据要等到2019年4月任务第二次太阳相遇之后才能下载 。
【科学|帕克完成首张对太阳的特写】
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“帕克太阳探测器”的运行轨道
帕克太阳探测器并不是研究太阳的唯一航天器 。 其他飞行器还包括SOHO（太阳和太阳风层观测卫星） ， SDO（太阳动力学观测台）和STEREO-A（日地关系观测台）探测器 。 但是 ， 尽管这三者正在做自己的重要科学探测 ， 但没有哪一个比帕克更接近太阳 。

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太阳动力学观测台

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“太阳动力学观测台”获得的太阳表面高清晰度图片
“帕克太阳探测器将进入一个我们从未去过的地区 ， ”位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的太阳物理学家特里·库切拉说 。 “与此同时 ， 从远处 ， 我们可以观察到太阳的日冕 ， 该日冕驱动着帕克太阳探测器周围的复杂环境 。 ”
下面的动图显示了美国宇航局日地关系天文台（STEREO-A）航天器的实际数据 ， 以及帕克太阳探测器在2018年11月的第一个太阳遭遇阶段飞越太阳的外部大气时的位置 。 这些图像提供了了解帕克太阳探测器观察结果的关键背景 。 （图源：NASA / STEREO）
每个研究太阳的探测器对其他探测器所看到的内容提供了不同的背景和观点 。 帕克太阳探测器的行进距离为0.25天文单位之内 ， 而日地关系天文台探测器绕太阳运行的时间约为1 天文单位 。 太阳动力学天文台航天器在地球同步地球轨道上 ， 而太阳和太阳风层观测卫星在日地拉格朗日 1点周围的晕圈轨道上 。
Kucera说：“ 日地关系天文台探测器的任务就是从不同位置观察日光层 ， 而帕克就是其中一部分-从我们从未有过的角度进行测量 。 ”
科学是渐进的 ， 帕克的研究专家们想指出 ， 即使我们没有得到有关问题的答案 ， 但改进太阳运行的模型也是帕克工作的一部分 。
模型是检验有关太阳基础物理学理论的好方法 。 通过创建一个依靠某种机制来解释日冕加热的模拟（例如 ， 某种称为阿尔芬波的等离子波） ， 科学家们可以对照帕克的实际数据检查模型的预测 ， 看它们是否对应 。 如果这样做的话 ， 这意味着潜在的理论可能正在发生 。 如果没有 ， 则返回到原位 。

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可以通过模型将Parker Solar Probe进行的测量连接到太阳的源 。 图片来源：Predictive Science Inc.
赖利说：“我们在预测日全食期间太阳日冕的结构取得了很大的成功 。 ” “ 帕克将提供前所未有的测量结果 ， 这将进一步限制模型和嵌入其中的理论 。 ”
PSP破纪录的速度对其工作至关重要 。
当我们从地球上看到太阳时 ， 太阳大约每27天旋转一次 ， 而驱动其大部分活动的太阳结构也随之移动 。 这给科学家们带来了一个问题 ， 因为他们无法确定他们所看到的变异性是由产生该活动的区域的实际变化所驱动的（时间变化） ， 还是仅是从一个新的来源区域接收到的太阳能材料所引起的空间变化 。。 PSP的速度意味着它可以解决该问题 。
在某些时候 ， Parker太阳探测器的行进速度足以使其与太阳的旋转速度几乎完全匹配 ， 这意味着Parker可以在很短的时间内“徘徊”在太阳的一个区域上 。 科学家可以确定 ， 此期间的数据变化是由太阳的实际变化而不是太阳的自转引起的 。
帕克太阳探测器是NASA的“星空生活”计划的一部分 ， 旨在探索直接影响生活和社会的太阳地球系统的各个方面 。
作者: universetoday
FY: 一未
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