由美国宇航局戈达德太空飞行中心的玛拉·约翰逊-格罗拍摄
信用:Pixabay/CC0公共领域
火箭科学家不需要知道太空是怪异的
但是你会感到多么奇怪
空间被我们通常感觉不到的无形电磁力所支配
它也充满了我们在地球上从未经历过的奇异物质
以下是几乎只发生在外太空的五件不可思议的事情
一个
血浆 在地球上，物质通常呈现三种状态之一:固态、液态或气态
但是在太空中，99
9%的正常物质是完全不同的形式——等离子体
这种物质由松散的离子和电子组成，处于气体之外的增压状态，气体是物质被加热到极端温度或被施加强电流时产生的
虽然我们很少与等离子体互动，但我们一直都能看到它
夜空中的所有星星，包括太阳，大部分都是由等离子体构成的
它甚至偶尔以闪电和霓虹灯的形式出现在地球上
与单个粒子无序缩放的气体相比，等离子体可以像团队一样集体行动
它既导电又受电磁场的影响——电磁场的作用力与冰箱上磁铁的作用力完全相同
这些场可以控制带电粒子在等离子体中的运动，并产生波，将粒子加速到极高的速度
空间充满了无形的磁场，形成了等离子体的路径
在地球周围，使指南针指向北方的磁场引导等离子体穿过我们星球周围的空间
在太阳上，磁场发射太阳耀斑并直接喷出等离子体，即太阳风，穿过太阳系
当太阳风到达地球时，它可以驱动高能过程，如极光和太空天气，如果足够强，它们会损坏卫星和电信
这种日冕物质抛射是太阳表面等离子体的巨大爆发，由欧空局/美国宇航局的SOHO任务捕获
信用:欧空局/美国航天局/SOHO 2
极端温度 从西伯利亚到撒哈拉，地球经历了广泛的温度范围
记录存在高达134华氏度，一直到-129华氏度(57摄氏度到-89摄氏度)
但是我们认为地球上的极端现象在太空中是平均的
在没有隔热大气的行星上，温度昼夜波动很大
水星上的白天温度通常在华氏840度(摄氏449度)左右，夜晚温度低至华氏-275度(摄氏-171度)
在太空中，一些航天器的阳光照射面和背阴面之间的温差为60华氏度(33摄氏度)
那就像在炎热的夏天让一杯水在阴凉处结冰一样！美国宇航局的帕克太阳探测器，在最接近太阳的地方，将会经历超过2000度的差异
美国国家航空航天局发射到太空的卫星和仪器都经过精心设计，能够承受这些极端情况
美国宇航局的太阳动力学观测站大部分时间都在阳光直射下，但一年中有几次，它的轨道会进入地球的阴影
在这次宇宙会合中，也就是众所周知的日食，面向太阳的太阳能电池板的温度下降了317华氏度(158摄氏度)
然而，机载加热器打开，只允许半度倾斜，以保证电子设备和仪器的安全
同样，宇航员的宇航服可以承受-250华氏度到250华氏度(-157摄氏度到121摄氏度)的温度
这些宇航服是白色的，可以在阳光下反射光线，内部还放置了加热器，让宇航员在黑暗中保持温暖
它们还被设计成提供恒定的压力和氧气，并抵抗来自微陨石和太阳紫外线辐射的损害
美国宇航局帕克太阳探测器经过太阳附近的动画
当帕克绕着太阳旋转时，它会旋转以将温度敏感仪器保持在4°后面
5英寸厚的碳复合材料护罩，可承受接近2500华氏度(1371摄氏度)的温度
在防护罩的阴影下，仪器的其余部分将保持在室温附近
信用:美国宇航局戈达德太空飞行中心/科学可视化工作室 三
宇宙炼金术 现在，太阳正在它的核心将氢挤压成氦
这种在巨大的压力和温度下将原子结合在一起，形成新元素的过程被称为聚变
当宇宙诞生时，它主要包含氢和氦，外加少量其他轻元素
恒星和超新星的融合为宇宙提供了80多种其他元素，其中一些元素使生命成为可能
太阳和其他恒星是极好的聚变机器
每秒钟，太阳会融合大约6亿吨氢——这是吉萨大金字塔质量的102倍！ 随着新元素的产生，聚变释放出大量的能量和称为光子的光粒子
这些光子需要大约25万年的时间，沿着43.4万英里(约70万公里)的路径，从太阳核心到达太阳的可见表面
之后，光只需要8分钟就能穿越9300万英里(1.5亿公里)到达地球
裂变是一种相反的核反应，它将重元素分裂成更小的元素，最早于20世纪30年代在实验室中被演示，今天被用于核电站
裂变中释放的能量会产生灾难性的爆炸
但是对于给定的质量，它仍然比聚变产生的能量少几倍
然而，科学家们还没有想出如何控制等离子体，从而从聚变反应中产生能量
聚变是轻元素在巨大的压力和温度下被挤压成新的重元素的过程
信用:美国宇航局戈达德太空飞行中心 四
磁性爆炸 每天，地球周围的空间都会爆发巨大的爆炸
当太阳风，来自太阳的带电粒子流，推动环绕和保护地球的磁环境——磁层——时，它将太阳和地球的磁场纠缠在一起
最终，磁场线断裂并重新排列，射走附近的带电粒子
这种爆炸事件被称为磁重联
虽然我们肉眼看不到磁重联，但我们可以看到它的影响
偶尔，一些受扰动的粒子涌入地球高层大气，在那里激发极光
磁场重联发生在宇宙中所有有扭曲磁场的地方
美国宇航局的任务，如磁层多尺度任务，测量地球周围的重联事件，这有助于科学家理解重联在哪里更难研究，如太阳耀斑，黑洞周围地区，以及其他恒星周围
地球周围的空间不断发生巨大的、看不见的爆炸
这些爆炸是扭曲的磁场线的结果，这些磁场线快速重新排列，向太空发射粒子
信用:美国宇航局戈达德太空飞行中心 五
超音速冲击 在地球上，传递能量的一个简单方法是推某物
这通常是通过碰撞发生的，比如当风导致树木摇摆时
但是在外太空，粒子甚至不用接触就能传递能量
这种奇怪的转移发生在被称为冲击的无形结构中
在冲击中，能量通过等离子体波、电场和磁场传递
把粒子想象成一群鸟一起飞翔
如果顺风把鸟儿带走，它们会飞得更快，尽管看起来没有任何东西在推动它们前进
当粒子突然遇到磁场时，它们的行为非常相似
磁场基本上可以给他们一个前进的动力
当物体以超音速运动时——也就是说，比音速更快——就会形成冲击波
如果超音速气流遇到一个静止的物体，就会形成所谓的弓形激波，这与锚定在湍急水流中的船首产生的弓形波没有什么不同
太阳风冲入地球磁场时产生了这样的弓形冲击
电场和磁场可以增加和减少粒子的能量，从而改变它们的速度
信用:美国宇航局/戈达德太空飞行中心科学可视化工作室 震动出现在太空的其他地方，比如活跃的超新星喷射等离子云的周围
在极少数情况下，地震会在地球上暂时产生
当子弹和飞机的速度超过音速时，就会发生这种情况
所有这五种奇怪的现象在太空中都很常见
虽然有些可以在特殊的实验室情况下复制，但它们在地球上的正常情况下大多是找不到的
美国宇航局在太空中研究这些奇怪的东西，这样科学家们就可以分析它们的属性，从而对构成我们宇宙运行基础的复杂物理有所了解
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