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研究人员动画模拟恒星内部震撼湍流场景

时间:2019-05-13 23:36:46

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研究人员动画模拟恒星内部震撼湍流场景

在恒星看似平静的外表下,实际上有一些区域存在剧烈的湍流。研究人员近日用电脑动画模拟了这些恒星内部的风暴场景,揭示了恒星之所以会旋转的原因。他们希望这些电脑模型能帮助他们更好地理解恒星的自转、年龄和磁场之间的关系。这些模型由德克萨斯州大学奥斯汀分校的研究人员研发。被模拟的这颗恒星质量与太阳相仿,但自转的速度比太阳快五倍。

模型中恒星内部的复杂图案均由德克萨斯高级计算机中心的巡游者超级计算机(Ranger)所使用的算法产生。这些电脑模型显示,该恒星内部之所以存在着这样的剧烈湍流,是因为其核心部位的温度极高。宇宙中最热的恒星温度约高达5.5万摄氏度,远比你在地球上见过或感受过的任何东西都热得多。“像太阳这样的恒星,在它们看似平静的外表之下,实际上有一些区域存在剧烈的湍流。”

这些湍流也就是平时我们所说的‘对流’,是由恒星核心处的剧烈高温导致的。”除了拥有湍流核心之外,恒星还会自转,且恒星年龄越小,旋转速度越快。正是这些旋转、搅拌的动作,将恒星的动能转化成了磁能。今年一月,美国科学家首次成功测出了一些年龄超过10亿岁的恒星的自转速度。他们表示这一发现能够帮助我们确定宇宙中各类恒星的年龄,并告诉科学家哪里最有可能找到外星生命。

用他们的方法测量恒星年龄,误差率可以被控制在百分之十以内。但该方法只适用于“冷恒星”,即体积与太阳接近或比太阳更小的恒星。这些冷恒星已经存在了很长一段时间,大多数由开普勒探测器发现的类地行星都位于这些恒星的行星系中。了解恒星的年龄对寻找太阳系外的外星生命迹象具有非常重要的意义。

恒星的转速取决于其年龄长短,因为就像陀螺一样,转的时间越长,就转得越慢、越稳定。除了年龄之外,恒星转速还取决于其质量大小。天文学家发现,恒星越大、越重,转速通常就越快。而这项最新研究显示,在恒星的质量、旋转速度和年龄之间存在着密切的数学关系,如果能测出前两项,科学家就能通过计算得到其年龄。

“我们通过观测发现,恒星的质量、自转速度和年龄之间存在着一定关系。通过这种方法,我们便能获知某颗恒星的年龄,并将误差控制在百分之十以内。”该研究的共同作者,德国莱布尼茨天体物理研究所的西德尼·巴恩斯(Sydney Barnes)说道。

火星距离地球有多远?美国宇航局称光速三分钟即可到达

火星是科学家们热衷探索的地外行星之一,甚至大家普遍愿意将外星人的故乡想象成火星,可见在太阳系八大行星之中,火星的地位尤其重要。而火星距离地球到底有多远,这个问题科学家们似乎已经得到了答案。

,火星到达6万年内距离地球最近点。哈勃太空望远镜利用这次机会观测了距离地球只有55757930千米的火星。

如果你想要拜访火星,那么你需要多久才能抵达目的地呢?这个问题取决于一系列因素,从行星的位置到推动你前往火星的技术。以下盘点了一些重要的方面。

为了确定到达火星的时间,首先我们必须确定地球与火星的距离。火星是距离太阳的第四颗行星,距离地球第二近的行星(金星距离地球最近)。但两颗行星之间的距离因环绕太阳的运行而时刻发生着变化。

理论上来说,地球和火星最近点将发生于火星位于距离太阳最近点(近日点)而地球位于距离太阳最远点(远日点)。这样两者之间的距离只有5460万千米。然而,这在整个历史中从未发生过。两者最近距离发生于,相距5600万千米。

当两颗行星都位于距离太阳最远点,且位于太阳的两边时,两者之间距离最远,大约为4.01亿千米。两者的平均距离为2.25亿千米。

光速约为299.792千米每秒。因此,从火星表面发出的光到达地球的时间分别为:

最近距离:182秒,大约3分钟。

最远距离:1342秒,大约22分钟。

平均:751秒,大约12.5分钟。

从地球发射的最快的宇宙飞船是美国宇航局新地平线任务,它的目的地是冥王星。1月,该探测器以5.8万千米每小时的速度离开地球,因此利用这个探测器到达火星的时间将为:

最近距离:942小时(39天)。

最远距离:6944小时(289天)。

平均:3888小时(162天)。

但事情远比这个复杂。

当然,之前计算的问题之一便是它测量的是两颗行星的直线距离。从地球最远点前往火星的路线将直接穿越太阳,因此宇宙飞船必须环绕太阳系的恒星运行。虽然地球和火星最近距离时不涉及这一问题,也就是当两者位于太阳同一面时,可是另一个问题又接踵而至。计算的数值假定两颗行星保持恒定的距离,也就是探测器从地球发射时两颗行星处于最近距离,在探测器前往火星的39天内,火星将保持与地球相同的距离。

然而在现实中,行星将在环绕太阳的轨道上持续运行。工程师必须计算从地球发送宇宙飞船至火星的理想轨道,这不仅涉及距离,还要考虑燃料的效率。就像朝一个移动的物体扔飞镖,工程师必须计算当宇宙飞船到达时,火星的具体位置在哪里,而非宇宙飞船离开地球时火星的位置。此外,宇宙飞船进入新行星轨道时还必须减速避免超出轨道。

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