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木星磁層讓你驚訝的同時還會摧毀你的航天器

時間:2019-11-18 16:37:02 來源:本站 閱讀:4003226次

木星,是一顆巨型行星,它的磁層更是大到讓你意想不到。木星磁層平均寬至500萬公里(300萬英里),這是木星自身寬度的150倍,幾乎達到了太陽寬度的15倍,因此成為太陽系最大的構成物之一。

“仰望夜空,如果木星磁層的輪廓肉眼可見,那它看起來大概有月亮大小。”朱諾項目磁強計小組的副首席研究員兼組長,杰克·康納尼提到,“它在太陽系中占到的比重極其龐大,可惜我們(肉眼)看不到它”

木星磁層讓你驚訝的同時還會摧毀你的航天器

然而,朱諾號航天器改變我們了對木星磁層的認知,科學家們即將第一次(肉眼)“看”到木星磁層。

磁層是由行星磁場控制的環繞行星周圍的空間區域。磁場力越強,磁層就越大。木星的磁場力大概是地球磁場力的20000倍。

木星磁層讓你驚訝的同時還會摧毀你的航天器

圖解:木星極光非常壯觀(上圖由哈勃太空空間望遠鏡拍攝)極光由行星周圍的帶電粒子加速到高能量時沿著行星磁層場分布形成。圖片來源:美國國家航空航天局、歐洲航天局、J.尼古拉斯(萊徹斯特大學)

磁層場源于行星內部對流運動產生的一種電流,被稱之為發電機效應。地球的磁層場是由地球內部熔化的鐵和鉛的循環核心產生而來。那木星的發電機是如何而來?是和地球如出一轍或是大相徑庭呢?木星主要由氫和氦構成,然而目前尚未發現木星中心是否有巖石類的內核。

來自美國航空航天局總部朱諾號項目的科學家杰拉德·埃斯普利提到,目前尚不清楚引起木星磁層場的具體物質為何,木星上存在什么物質,這種物質藏于多深,諸如此類的問題都有待朱諾號解答。

木星磁層讓你驚訝的同時還會摧毀你的航天器

朱諾號配置有一對磁強計,主要用于觀察木星內部。這些磁強計在經過一段時間后,將可使得科學家們得以高度精確地描繪木星的磁場,還可觀察磁場的變化。這些儀器不僅可以提供從發電機外部觀察到的磁層場,還可以顯示磁場是如何由木星內部深處的發電機效應產生而來。

康納尼提到,磁強計好比指南針。指南針記錄磁場的方向,而磁強計則把這種能力放大,不僅可記錄磁場的方向,還能記錄磁場的強度。

然而,就對儀器的友好程度而言,木星有著太多的問題。木星的磁層中充滿著來自太陽的帶電粒子,這些粒子在木星周圍形成了非常強的輻射帶。這些輻射帶類似地球的范艾倫輻射帶,而輻射強度卻高達幾百萬倍。

木星磁層讓你驚訝的同時還會摧毀你的航天器

朱諾號配備了一個防輻射罩,用以保護航天器及電子設備。防輻射罩體積有汽車車廂大小,材質使用鈦金屬,以降低輻射對朱諾號的命令及數據處理模塊(航天器的中樞大腦)、動力及數據分配單元(航天器的心臟)以及20個其他電子組件的影響。然而這些設備在防輻射罩外部才能進行觀察工作。

木星磁層讓你驚訝的同時還會摧毀你的航天器

圖為工作人員在為美國國家航空航天局的朱諾號航天探測器的推進模塊上安裝專用防輻射罩。圖片來源:美國國家航空航天局/加州理工學院噴氣推進實驗室/陸上移動衛星(通信)系統

磁強計探測器位于和太陽能陣列之一相連的一個吊桿上,相距航天器的主體大約40英尺(合12米)遠,這樣可以確保磁強計不會收到航天器其他部分的干擾。

還有其他方法可以降低輻射暴露量,至少在任務的第一部分是可行的。

科學家們為朱諾號在木星兩極周圍規劃了一條路徑,這樣航天器可以盡可能以最少的時間穿過木星赤道周圍激烈的輻射帶。工程師在設計電子儀器時還采用了經過火星輻射環境驗證的設計,遠比地球輻射環境苛刻,然而還是不能同木星相提并論。

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這條橢圓型的路徑軌跡位于輻射帶和木星之間,大約在云頂五千千米高。航天器在十分接近木星的同時,還可以對這顆神奇的行星有一個非常細致的觀察。

康納尼提到,這是我們第一次有機會對其他行星的磁層場進行非常細致以及高度精確地描繪,我們還將得以對木星周圍的整體三維空間進行探索。磁層場猶如一張密網包圍著木星,而觀察工作覆蓋整個球體。

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科學家們通過研究木星磁層,可以對木星磁層場的形成有更深入的了解。他們還希望測量木星轉動的速度,確定木星是否有硬質內核,進一步了解木星的形成。

康納尼說:“可以在這世界上第一時間看到任何事物的感覺妙不可言, 我們一定會先于他人解密發電機并將首次看清了解發電機”

參考資料

1.維基百科全書

2.天文學名詞

3. universetoday-雙雙

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