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Sun Series: Soaring Toward the Sun

2024/4/23
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NASA's Curious Universe

AI Deep Dive AI Chapters Transcript
People
A
Alex Young
E
Eugene Parker
H
Harold Benfield
J
Jacob Penner
N
Noor Raouafi
Topics
Noor Raouafi:我们对太空的热情和好奇心驱使我们不断探索未知,我对太阳的兴趣源于我们对它的未知,尽管我们已经了解很多,但仍有许多未解之谜。帕克太阳探测器不仅仅研究太阳风、日冕高温和日冕物质抛射这三种现象,它还探索了人类从未涉足的太空区域,每一次测量都可能带来新的发现。帕克太阳探测器的高风险、高成功率,鼓舞了科学界大胆探索,它将激励年轻一代探索太空,帕克太阳探测器取得的成就非常巨大,它也鼓励那些被质疑的人坚持自己的想法。 Patti Boyd:太阳日冕的高温是一个巨大的太空科学谜团,因为它违背了日常经验。太阳风起源于日冕,但其能量来源尚不清楚。帕克太阳探测器的一个重要任务是收集关于太阳耀斑和日冕物质抛射的信息,以更好地了解它们对地球的影响。让探测器靠近太阳非常困难,因为地球绕太阳高速运行,探测器会继承这种速度。帕克太阳探测器利用金星的引力来减速,从而逐渐靠近太阳。帕克太阳探测器需要特殊的材料来应对极高的温度,它使用碳泡沫材料作为隔热罩,保护内部仪器,并使用液态冷却系统来冷却太阳能电池板。帕克太阳探测器建立在之前太阳探测任务的基础上,并利用了NASA从以往任务中获得的经验教训。 Eugene Parker:我对天文学的兴趣始于阅读哈佛大学的天文学书籍,并从中发现了许多有趣的物理现象和未解之谜。我提出了太阳风理论,并因此受到了质疑,但后来被探测器的数据证实。我对帕克太阳探测器能够承受高温并收集科学数据感到钦佩。 Alex Young:太阳会产生各种电磁辐射,而我们的眼睛只能看到其中一部分。从极紫外波段观测太阳,让我对太阳有了全新的认识。SOHO探测器提供了长期、高质量的数据,为我们提供了对太阳全新的视角。NASA的太阳探测器组成的舰队协同工作,为我们提供了对太阳的多角度观测。 Harold Benfield:SOHO探测器曾一度失控并失去联系,但后来被成功修复。SOHO探测器的燃料在太空环境中冻结,但后来被成功解冻并恢复运行。SOHO探测器在经历故障后恢复运行,为我们提供了宝贵的经验教训。 Jacob Penner:我好奇的是太空时间系统,特别是如何在没有地球物理参考的情况下测量时间。国际空间站使用格林尼治标准时间,这基于地球的时间系统。由于相对论效应,月球上的时间与地球上的时间略有不同,因此需要建立协调月球时间系统。目前,NASA不打算在月球上划分不同的时区,协调月球时间将适用于整个月球。NASA正在研究未来在火星上如何测量时间,可能需要划分不同的时区。火星的一天与地球的一天长度差不多,但一年却长得多,而且季节长度也不一样。

Deep Dive

Chapters
This chapter explores the mysteries surrounding the Sun's corona, its unexpectedly high temperature, and the Parker Solar Probe's mission to investigate these phenomena. It also touches upon the Sun's composition and the nature of solar wind.
  • The Sun's corona is significantly hotter than its surface, defying conventional understanding of heat dissipation.
  • The Parker Solar Probe is designed to withstand extreme temperatures and directly sample the Sun's atmosphere.
  • The mission aims to understand the origin of solar wind and the mechanisms behind solar flares and coronal mass ejections.

Shownotes Transcript

首次,美国宇航局的宇宙飞船飞过太阳的大气层。帕克太阳探测器项目科学家努尔·劳阿菲解释了为什么太阳的日冕是所有空间科学中最大谜团的来源。那么,建造一个能够接触太阳的探测器需要什么——包括承受2500华氏度的温度和穿过突然爆发的太阳等离子体——并活着讲述这个故事?我们还将深入了解美国宇航局从多个角度研究太阳的宇宙飞船舰队,包括在它永远迷失在太空之前拯救一个疯狂旋转的观测站的救援任务。</context> <raw_text>0 这是美国宇航局的好奇宇宙。我们的宇宙是一个狂野而奇妙的地方。我是你的主持人帕蒂·博伊德。我是雅各布·彭纳。在这个播客中,美国宇航局是你的导游。我们将用一个关于我们附近恒星的迷你系列来阐明太阳。这是第五集。

今天的故事始于一位名叫努尔·拉瓦菲的天体物理学家。首先,当你告诉人们我从事空间物理学和天体物理学时,他们会说,是的,你们是地球上最聪明的人。努尔是美国宇航局帕克太阳探测器的项目科学家。他的工作地点是约翰·霍普金斯大学应用物理实验室。好吧,你知道吗?可能我们不是。每个人都有自己的聪明之处。但我们可能拥有的热情和好奇心是,我们想知道外面的事情。

努尔对太空的热情始于他小时候。他出生在突尼斯农村,他记得夏夜里他会仰卧着,仰望清澈的星空。“有一天我问我的父亲:‘为什么太阳这么热?’他告诉我:‘嗯,它是一个火球。’”

但我又问了一个问题,我问了很多次,但没有人能回答我。而这个问题是,为什么这火永远不会熄灭?你知道,既然你是一位现实生活中的天体物理学家,你知道答案吗?嗯,我对太阳了解得更多。但如果你诚实地问我,是什么让我对它感兴趣,那就是我们不知道的事情。关于它有很多东西。好消息是,我们确实对太阳了解很多。

毕竟,我们对它的研究比宇宙中任何其他恒星都要多。但仍然有巨大的谜团需要解决。美国宇航局通过多种方式调查这些谜团,包括使用宇宙飞船舰队,这为我们提供了各种不同的太阳视角。现在,我们通过帕克太阳探测器获得了迄今为止最接近的观察结果,这是一项首次飞过太阳大气层的任务。

探测器已经接触到太阳。2024年晚些时候,它将进行迄今为止最接近的接近。努尔和其他科学家将把信息拼凑起来,试图解决我们一些最迫切的问题。为了理解这些科学问题,让我们从我们所知道的事情开始。首先,太阳并非字面意义上的火。它是一个巨大的氢和氦球。

太阳并不是一个固体。它是一个电离气体球,我们称之为等离子体。所以没有固体表面可以降落。但它的气氛相当广泛。太阳的中心热得难以想象:2700万华氏度。这是太阳通过核聚变产生光和热的地方。随着你远离核心,事情变得不那么激烈了。

当你到达我们用肉眼看到的层,也就是光球层时,温度下降到1万华氏度。现在这仍然足以煮沸钻石,但至少它不是数百万度。当你继续前进到达太阳的外层,也就是日冕时,

事情变得奇怪了。气体的温度将飙升至超过一百万摄氏度。超过两百万华氏度。这是如此令人费解,因为根据日常经验,如果你远离火,远离热源,它会变凉。太阳日冕并非如此。这不仅是关于太阳的最大谜团之一,也是我们关于太空的所有问题之一。为什么太阳日冕这么热?

帕克太阳探测器直奔源头而去。2021年,它成为有史以来第一艘飞过日冕的宇宙飞船。它仍然越来越接近太阳表面。帕克太阳探测器的第二个重大问题也始于日冕。但它并没有就此结束。日冕非常热,它基本上会沸腾出一股带电粒子流。科学家称之为太阳风。

虽然我们可以测量太阳风,帕克太阳探测器甚至可以通过将磁场数据转换成声音来听到它,但我们并不完全了解它的来源。它开始于靠近太阳的低速,但在很短的距离内,电子、质子和重离子等粒子开始以大约每小时200万英里的速度流动。

这意味着它们从某个地方获得了如此多的能量,但我们不知道能量来源是什么。这对我们来说极其复杂和令人费解。帕克太阳探测器的第三项任务是收集有关太阳耀斑和日冕物质抛射的信息,即太阳能量和等离子体的爆发。

我们在本系列的其他剧集中详细介绍了这些内容。需要说明的是,它们会对地球产生严重影响。帕克太阳探测器近距离观察可以帮助我们更好地理解它们。但让我说一句:帕克太阳探测器远不止这三种现象。帕克太阳探测器正在冒险进入我们从未去过的太空区域。我们进行的任何测量都可能是一项发现。

触摸太阳一直是美国宇航局从一开始就有的愿望清单。早在20世纪50年代,科学家们就开始构思这样的任务。但花了数十年的时间来完善计划和解决工程难题,才使其付诸实施。从某种程度上说,飞向太阳似乎相当简单。我们的恒星有足够的引力来保持整个行星的轨道运行。

当然,宇宙飞船会被吸进去。信不信由你,让任何物体靠近太阳都极其困难。原因很简单。因为地球以非常高的速度绕太阳运行。如果你从地球发射宇宙飞船,它将继承这个速度。它不是将探测器直接射向太阳,而是使用其他行星的引力进行一系列复杂的机动来调节速度。

几十年前,这项任务的早期版本实际上建议将探测器射离太阳。通过绕木星运行并利用其引力像弹弓一样,探测器将绕太阳飞行一次,以惊人的速度飞过。最终,我们找到了另一种方法。探测器不是依靠木星,而是依靠金星的引力。但金星不是弹弓。

这是一种踩刹车的方法。每次我们飞过金星时,我们都会稍微减慢宇宙飞船的速度。当你减速时,它会更靠近太阳。通过多次这样做,我们逐渐减少了与太阳最接近的距离。总的来说,帕克太阳探测器将绕太阳运行24次。2024年12月24日,它将进行迄今为止最接近的接近,距离太阳约400万英里。

如果这听起来仍然很远,那么可以这样想:如果你建造了一个太阳系比例模型,太阳和地球相距10英尺,帕克太阳探测器将距离太阳不到5英寸。在此接近过程中,它还将创造新的宇宙飞船速度记录:每小时43万英里。速度快到可以在一分钟内从纽约到达东京。除了速度之外,工程团队还面临着许多其他挑战。

这是一个他们必须解决的关键问题。如果你想到地球上最热的夏天,帕克太阳探测器将暴露在几乎是其500倍的热量下。它非常热。因此,你必须想出一种材料,这种材料在散发热量方面非常有效,并且基本上可以充当宇宙飞船前面的雨伞。

当帕克太阳探测器最接近太阳时,它的外层温度将达到2500华氏度。工程师们想出了一种不仅能够生存,而且能够保护机载精密科学仪器的材料。它实际上是一块碳泡沫。就是这样。我们不能说它是如何制造的,因为这是秘密。碳泡沫总是面向太阳,探测器的仪器位于其后几英尺处。

虽然隔热罩承受着数千度的温度,但仪器的温度将保持在舒适的85华氏度,略高于室温。有了所有这些太阳能,也许宇宙飞船从太阳能电池板获取能量并不令人惊讶。但要使这些太阳能电池板也能生存下来,还需要一些解决问题的方法。我们从一开始就知道这些太阳能电池板会变得非常热。所以我们需要冷却它们。

为了冷却它们,我们第一次使用了液体。你能猜到那种液体是什么吗?一种叫做液氮的东西。只是水。哦。是一加仑水。这就是我们所需要的。这太神奇了。顺便说一句,这是太空中的第一次。解决这些技术问题使得帕克太阳探测器能够到达人类从未探索过的太空区域成为可能。

像任何探索任务一样,这个探测器都在寻找答案。但它也可以向我们表明,我们需要提出不同的问题。我最希望的是我们发现以前不知道的新事物。因为这就是我们正在寻找的。科学家在某种程度上是奇怪的生物。人们通常寻求轻松的生活。科学家们,他们总是在寻找问题。我们爱他们。

克诺尔和这个探测器背后的整个团队都站在许多其他科学家的肩膀上,这些科学家也痴迷于问题。早在20世纪50年代,在太阳探测器的第一个迭代版本成形之前不久,一位年轻的物理学家正试图解开他自己的谜团。他的名字叫尤金·帕克。

我找到了这些关于天文学的旧哈佛书籍,当时这些书并不算太旧,我读了每一本,该系列的七、八卷中的每一卷,我发现它非常有趣。这是帕克在1993年的一次电视采访中所说的话。有很多新的物理学,有很多在那里发生的事情在实验室里不会发生。然后它就很有趣了。你可以实际解决的问题。在50年代后期,帕克试图回答有关太阳日冕的问题。

当时的物理学家已经确定日冕比他们预期的要热得多。他们正在争论日冕延伸到多远。此时,帕克31岁,只当了几年教授。但当他完成一系列物理方程时,他意识到自己发现了一些东西。他提出了一个理论,认为太阳日冕中沸腾的气体,数百万度的气体,不可能是静止的。

它必须产生一股从太阳流出的气流。他称之为太阳风。他因为这个想法而受到嘲笑。多年后,帕克回忆起其他科学家反应有多糟糕。有人写道:“我建议帕克去图书馆阅读一下这个主题,因为这是完全无稽之谈。”现在,帕克的新想法是基于解决方程,而不是直接观察。

那么他如何证明这个理论呢?“8月26日,水手2号倒计时开始。事件按严格的时间表进行。”“5、4、3、2、1。”在太空时代初期,美国宇航局正迈出探索太阳系其余部分的第一步。1962年,一艘名为水手2号的宇宙飞船从地球轨道发射升空,飞向金星。

水手2号飞过金星并进行了一系列扫描,这是人类首次成功地将探测器送往另一颗行星。对于天文学家来说,这是一个宝库。

需要数年时间才能消化并最终解释水手号发回地球的6500万比特数据。对于尤金·帕克来说,这是一个扭转局面的机会。在它航行太空时,水手2号探测到粒子以每秒数百英里的速度飞驰而过。正是帕克提出的太阳风。这一发现巩固了太阳风作为科学事实的地位。

这是尤金·帕克漫长而传奇的职业生涯中的一个里程碑。我认识他20多年了,所以他是一个令人惊叹的人。但尤金·帕克的贡献远远超出了仅仅理论化太阳风的存在。他对银河系感兴趣。他对磁层感兴趣。他对行星感兴趣。你看到他在整个职业生涯中从一个研究课题跳到另一个研究课题,再到下一个研究课题。

帕克提出太阳风,被嘲笑,几年后被证实,这似乎非常有趣。你有没有机会和他谈谈这对他来说是什么感觉?或者你知道他对人生中这段时期有什么感觉吗?这是关于他的好事情。他并没有对此大惊小怪。人们不同意我的观点。我们很好。继续下一个事情。就是这样。继续吧,蒂姆。

我把我的演讲写在这里。在大部分开发过程中,帕克太阳探测器都有一个不同的名字。它最初被称为太阳探测器加号。但在2017年,美国宇航局宣布该任务将以尤金·帕克的名字重新命名。这是一个具有历史意义的公告。美国宇航局从未以一位研究人员在世时的名字命名一项任务。在他90岁生日前几天,帕克在芝加哥大学的舞台上发言。

我很荣幸能与如此英勇的科学太空任务联系在一起。当然,就“英勇”而言,我指的是温度、来自太阳的热辐射以及为生存这种辐射并收集科学数据而开发的极端措施应该得到充分的重视。

作为一名理论家,我非常钦佩那些科学家和工程师,他们共同努力,将太阳探测器的概念转化为能够与太阳元素作战的现实功能,因为它揭示了膨胀日冕的秘密。所以,为太阳探测器欢呼吧。谢谢。状态检查。去德尔塔。去PSP。

2018年,尤金·帕克记录了另一个第一。在美国宇航局历史上,这是第一次以其名字命名任务的人观看它发射。我们走吧。哇。去吧,宝贝,去吧!我只能说,哇,我们开始了。在接下来的几年里,我们将学习一些东西。

一旦探测器开始运行,美国宇航局向尤金·帕克展示了其最早的一些科学成果。2022年,帕克在94岁时去世。他对科学的贡献将持续到遥远的未来,而以他名字命名的探测器的遗产也将持续下去。他是一个独一无二的人。他的贡献如此之高。更重要的是,以他命名这项极其重要的任务是唯一合适的人,这很有道理。

正如帕克太阳探测器建立在尤金·帕克和其他先驱科学家的工作基础上一样,它也依赖于美国宇航局从之前的太阳任务中学到的知识。帕克太阳探测器比以往任何时候都更接近太阳。但在它之前,以及与它一起,有一长串宇宙飞船以我们眼睛无法看到的方式向我们展示了太阳。我认为我们认为这是理所当然的。我的意思是,我们有时会看到非常美丽的日出和日落。

当你从太空观察它时,当你将望远镜置于大气层之上时,会有各种各样的光波长是我们用眼睛看不到的,我们在地面上也看不到。

亚历克斯·杨是一位太阳天体物理学家。他一直在美国宇航局研究太阳超过20年。美国宇航局的观测站为我们提供了关于太阳表面活动、太阳内部过程甚至其对太阳系遥远区域的影响的关键线索。现在,你已经知道太阳会产生大量的光,但我们的眼睛只给我们提供了一部分故事。

太阳会产生各种电磁辐射,从无线电波到会引起晒伤的紫外线,再到X射线和伽马射线。在他研究生毕业后的第一份工作中,亚历克斯从事的是可以观察到其中一些波长的宇宙飞船。它被称为太阳和日球层天文台,或SOHO。一旦我开始从……

极紫外线实际上是第一次使用SOHO宇宙飞船。这让我大吃一惊。SOHO距离地球超过180万公里,其12台仪器可以不受月球和地球经过它们面前的干扰而观测太阳。SOHO于1995年作为美国宇航局和欧洲航天局的联合任务发射。

它今天仍在运行,尽管其最初的任务计划仅持续三年。

SOHO的仪器向我们展示了其他望远镜无法看到的太阳方面。你可以找出太阳内部发生了什么。我们看到的是被称为等离子体的过热气体河流在太阳内部流动。我们可以看到太阳黑子形成的地方,然后才能在可见表面看到它们。SOHO并不是第一个执行此任务的任务,但SOHO提供了如此惊人的数据

在如此长的时间内,它为我们提供了全新的视角。但SOHO差点就失败了。在亚历克斯加入团队之前几年,SOHO几乎永远迷失在太空中。我们有一个委婉说法,叫做假期。SOHO休假了六个月。基本上,我们失去了联系。从本质上讲,所有东西都断电了。

这是哈罗德·本菲尔德。他是美国宇航局SOHO的任务运行负责人。问题始于1998年,即任务发射不到三年后。宇宙飞船正在进行例行机动。然后它就变暗了。我们不确定到底发生了什么。我们能够根据我们看到的最后一件事情拼凑出一个故事。SOHO开始失控旋转。团队不知道他们是否能够控制住它。

通常,SOHO的电力来自太阳能电池板,这些太阳能电池板应该始终面向太阳。旋转使它们偏离了轨道。不面向太阳意味着宇宙飞船没有电力。这将使其无法通信。SOHO可能会完蛋。你知道那句谚语,“坏掉的钟表一天对两次”吗?好吧,即使是旋转的宇宙飞船也会偶尔面向正确的方向。该团队不断发送消息,希望SOHO能够听到。

我们是在盲目地发送命令。显然我们不知道这些时期是什么时候,所以我们重复发送序列。我们曾经能够打开发射机并获得短暂的遥测数据。重新建立联系是个好消息。它给了团队希望,他们可以使用SOHO的推进器将其恢复到原位。但也有坏消息。在冰冷的太空中,SOHO的燃料在没有加热器保持温暖的情况下会冻结。没有太阳能就意味着没有加热器。

SOHO的燃料冻结了。所以你想到的是一块200磅重的冰块,你必须用40瓦的灯泡来融化它。所以,你知道,这不是立即发生的事情。这需要一些时间。在几周的时间里,该团队小心翼翼地使用SOHO的电池将燃料恢复到可用状态。最终我们能够做到这一点,然后我们能够发射推进器并停止旋转。

分析表明,当SOHO失去联系时,其仪器暴露在超过200华氏度到几乎零下200华氏度的剧烈温度变化中。情况很危险,但SOHO回来了。其中一种特殊的仪器没有幸存下来,另一种仪器部分损坏。所以它确实对宇宙飞船造成了损失,但总的来说,

它大部分都完好无损。SOHO的假期发生在25多年前。在其漫长的生命周期中,SOHO观测了整个11年的太阳周期和另一个太阳周期的开始。它还承担了一项意想不到的兼职工作,即发现彗星,你可以在我们太阳系列的其他地方了解更多信息。亚历克斯说SOHO可以教会我们关于探索太空的宝贵教训。

绝对地,我们学习的方式的一部分是通过错误。如果你不犯错误,你就不会,我的意思是,除非我们犯错误,否则我们真的学不到东西。SOHO的毅力使其能够与美国宇航局舰队中的其他宇宙飞船合作,例如STEREO,它使用双胞胎宇宙飞船为我们提供了独特的太阳活动视角,太阳动力学天文台,它研究太阳的磁场变化,

很快,赫尔墨斯将绕月运行并测量太阳辐射,因为阿耳忒弥斯宇航员将返回月球表面。

我仍然认为SOHO的时代是太阳物理学的黄金时代,因为它对太阳进行了如此全面的观察,你知道,从内到外,然后是太阳发出的所有东西。这是一项令人惊叹的工程壮举,它持续了这么长时间,并且至今仍在产生如此惊人的图像。

美国宇航局的舰队共同工作,为我们提供了不同的太阳视角,我们可以像马赛克一样将它们拼凑在一起。通过接触太阳,帕克太阳探测器为我们提供了通常从远处看到的物体的特写镜头,例如耀斑和日冕物质抛射。我们设计帕克太阳探测器是为了穿过这些大型日冕物质抛射,因为这是我们想要进行的科学研究的一部分。但即便如此,除非你体验过,否则你真的不知道宇宙飞船的行为会如何。

科学家将这些日冕物质抛射简称为CME。我们已经从远处观察到它们,例如使用SOHO。但是从与太阳的近距离直接穿过一个日冕物质抛射是一个完全不同的命题。我们在发射前进行了大量的模拟。我们想象了有史以来最强的CME,并观察这些结构将向宇宙飞船传递多少扭矩。2022年9月,无论准备与否,

帕克太阳探测器对这些模拟进行了测试。太阳释放了一个巨大的CME。我们不知道它到底有多大,但可能与有史以来撞击地球的最大CME相当。幸运的是,太阳将其爆发释放到其远端。所以我们都很安全,但帕克太阳探测器正处于其路径上。你听到的是宇宙飞船与CME的碰撞。这是转换为音频的磁场数据。

当时,帕克太阳探测器距离太阳不到600万英里,大约是到水星平均距离的六分之一。由于它位于太阳的远端,因此无法实时与地球通信。它完全靠自己。我们认为,好吧,我们对CME的整体结构有清晰的了解,但帕克太阳探测器为我们提供了第一张图像,它太复杂了。就像我们以前从未见过CME一样。

来自宇宙飞船的数据显示,CME吸收了太空中漂浮的尘埃。科学家们曾推测这是可能的,但没有人见过。对太阳活动更深入的了解可以改善我们的空间天气预报,如果地球最终处于瞄准线上,这可以确保我们的安全。帕克太阳探测器的数据还表明,其自主系统运行完美。撞击后,它立即纠正了航向。

这可能是美国宇航局有史以来风险最高的任务。但即便如此,它的运行也如此之好,敲敲木头,希望它能继续这样下去。随着帕克太阳探测器的顺利运行,诺尔说它为未来树立了一个强大的榜样。并非每个冒险的任务都能顺利进行。一项风险极高的任务取得了帕克太阳探测器所取得的成功水平

它正在推动社区的勇气。如果你回顾一下,比如说,十年前,我们认为某些想法和某些任务,是的,就忘记它们吧。在我们那个时代,它们是不可行的。但现在,社区正在追求这些任务,这尤其要感谢帕克太阳探测器。而对于帕克太阳探测器来说,最好的还在后面。今年11月,探测器将进行最后一次金星飞越。

12月24日,它将最接近太阳,然后明年返回两次。既然我们要第一次拥抱一颗恒星,这将激励新一代人,孩子们会说,你知道吗?我想更靠近恒星。我想去宇宙的其他地方。科学数据需要时间来解开。诺拉非常兴奋地想看看结果如何。

科学家们将有很多工作要做,并且可能还会就数据到底显示了什么进行一些友好的辩论。但对我来说,我想强调一件事。我们将在今年圣诞节前夕取得的成就如此巨大。让我回到尤金·帕克被嘲笑他的理论的时候。我想告诉那里的每个孩子,如果你因为某事而被嘲笑,最好的想法是

这个想法或主意是如此新颖,以至于除了你之外没有人能理解它。在我们离开之前,我们还有我们新环节的另一部分,“你还有什么好奇之处?”

我们向本节目采访的每一个人都提出了这个问题。我们也想了解你对什么感到好奇。所以现在是时候从一位好奇的听众那里提出一个问题并找到答案了。今天的问题来自查尔斯·伯格奎斯特。他是《科学星期五》节目的资深制作人。查尔斯,你好吗?你好,雅各布。你是一位科学记者,所以我猜想你对各种事情都感到好奇。但说到太空,你还有什么好奇之处?

是的,最近在《科学星期五》节目中,Vox的嘉宾乌梅尔·伊尔凡与我们的主持人伊拉·弗拉托谈到了白宫要求美国宇航局创建一个月球时区。这确实让我开始思考,在地球上,我们的时间和日期是根据我们星球的旋转来确定的,对吧?但是当人类需要在一个没有相同物理参考的地方计时时会发生什么,例如……

如果你在空间站上,你每90分钟左右就会看到一次日出。所以我开始思考他们的时钟设置为多少,以及是否有其他太空时区。

是的,那么让我们从现在在太空中的宇航员,国际空间站的宇航员开始说起。这些宇航员使用格林威治标准时间。这是英国本初子午线所在的时间区域。它也是协调世界时(Coordinated Universal Time)这种时间区域的基础,协调世界时有点像世界各地计时用的标尺。因此,国际空间站实际上是根据地球时区来测量时间的。

目前还没有官方的月球时间,但正如你提到的,美国宇航局提议创建一个名为协调月球时间(Coordinated Lunar Time)的新系统。这样做的原因是,如果你了解相对论,你就会知道,宇宙中两个不同地方的时间流逝速度可能不同,这取决于位置和速度。这是你在科幻电影中看到的事情之一,比如当一个角色进行太空冒险时,他们的衰老速度与留在地球上的人不同。

嗯,月球上的时间流逝速度与地球略有不同。随着我们把宇航员送回月球,并在那里建立长期存在,这将变得非常重要。在处理太空旅行时,你需要精确到秒的分数。因此,这个协调月球时区将可追溯到协调世界时,这样我们就可以在月球时间和地球时间之间进行转换,并且它将确保我们的时钟非常精确。

所以,如果美国宇航局确实建立了你告诉我的这个协调月球时间,他们是否需要进一步细分月球,甚至在那个时钟上设置月球时区?我们预计月球上不会有时区。因此,新的协调月球时间尺度适用于整个月球。你知道,主要的事情只是由相对论引起的那些差异。

那么,如果你最终要超越月球到达火星,相对论会有类似的影响吗?我们是否需要为我们最终到达的太阳系中的每个地方设置不同的时区?这是美国宇航局仍在研究并将继续研究的事情,因为我们正在为载人火星任务做准备。火星可能会像地球一样被划分为时区。尽管当你想到这一点时,要记住的一件事是火星只有地球的一半大小左右。

为了说明这一点,如果你把地球想象成一枚镍币的大小,那么火星大约像一颗覆盆子那么大。然后,当需要在火星上计时时,需要记住的另外几件事是火星的一天与地球的一天长度大致相同。它是24.6小时,但一年长得多。它是687个地球日。

我发现一件非常有趣的事情是,在地球上,我们有四个季节,它们均匀地分布在一年中。因此,每个季节都是三个月。但火星的轨道是椭圆形的,因此它使季节的长度不同。因此,如果你住在火星的北半球,春天是最长的季节,秋天是最短的,然后是夏季和冬季。这可能不会影响美国宇航局测量时间的方式,但如果我搬到火星,我认为它肯定会影响我感知时间的方式。

当然。查尔斯,非常感谢你与我们分享你的问题。谢谢你邀请我,雅各布。那是查尔斯·伯格奎斯特。他是《科学星期五》节目的资深制作人。感谢收听我们在《好奇宇宙》节目中的太阳系列节目。我们将推出一个特别节目,其中包含日全食的报道。

如果你对日食或太阳有任何疑问,或者你想问美国宇航局宇航员、科学家和工程师任何其他问题,请给我们留言。你可以通过邮件联系我们:[email protected],我们可能会在未来的节目中回答你的问题。此外,你可以在science.nasa.gov/sun上找到更多关于太阳的信息。这是美国宇航局的《好奇宇宙》。本集由我雅各布·彭纳撰写和制作。

我们的执行制片人是凯蒂·科宁斯。好奇宇宙团队包括克里斯蒂安·埃利奥特、马蒂·奥尔森和米凯拉·索斯比。克里斯托弗·金是我们的节目艺术家。我们的主题曲是由系统之声的马特·鲁索和安德鲁·桑塔圭达创作的。非常感谢迈克尔·切斯尼斯和美国宇航局企业图书馆在对你在本集中听到的档案磁带进行研究方面的帮助。

1993年与尤金·帕克进行的电视采访片段由新墨西哥公共媒体收藏和美国公共广播档案提供。关于SOHO的一些档案片段是由欧洲航天局制作的。特别感谢美国物理研究所的尼尔斯·玻尔图书馆和档案馆,并特别感谢美国宇航局的太阳物理学团队在整个系列节目中提供的帮助。

如果你喜欢美国宇航局的《好奇宇宙》这一集,请通过给我们留下评论并与朋友分享节目来告诉我们。记住,你可以在你最喜欢的播客应用程序中关注美国宇航局的《好奇宇宙》,以便在我们发布新剧集时收到通知。在某些方面,好奇心现在被认为是一个不好的词,但我并不这么认为。我认为作为人类,我们自然想知道发生了什么。这就是最终的游戏。

三、二、一。这是一个美国宇航局官方播客。