第一次攥著指南針出門,覺得那根紅尖尖的小針特別靠譜,不管我怎么轉(zhuǎn)圈圈,它最后都能穩(wěn)穩(wěn)指向北方,像有個(gè)看不見的小抓手牽著它??珊髞聿胖?,這根在地球上超乖的小針,一到太空就徹底不聽話了,連南北都認(rèn)不清了。
地球在太空中其實(shí)裹著一層看不見的磁場(chǎng)外套,科學(xué)家叫它磁層。朝著太陽(yáng)的那面,這層外套能伸到3.7萬公里外,背對(duì)著太陽(yáng)的那面,又像條長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴,能拉到37萬公里遠(yuǎn)。只要指南針還在這層外套里,它就沒完全失憶,紅針依然會(huì)朝著我們熟悉的地理北極轉(zhuǎn)。不過和地面不一樣,太空里的地磁場(chǎng)方向反而更穩(wěn)定,哪怕地球表面偶爾會(huì)發(fā)生磁極倒轉(zhuǎn)(比如70萬年前就翻過一次),太空里的磁場(chǎng)也不會(huì)跟著亂變。
但一旦走出這層外套,到了月球或者其他沒強(qiáng)磁場(chǎng)的天體上,指南針就徹底懵圈了。月球的全球磁場(chǎng)早就消失了,強(qiáng)度只有地球的1/1000,根本沒法給指南針指路。偶爾有幾塊古老巖石帶著點(diǎn)地殼磁場(chǎng),反而會(huì)干擾它,你拿著指南針在月球上走,紅針可能一會(huì)兒指東一會(huì)兒指西,連個(gè)統(tǒng)一的南北方向都沒有?;鹦且彩且粯樱膬?nèi)核早就冷卻了,沒了強(qiáng)磁場(chǎng),指南針到了那兒也只能瞎轉(zhuǎn)悠。
要是運(yùn)氣好,靠近木星這種有強(qiáng)磁場(chǎng)的行星,指南針又會(huì)立刻認(rèn)新主人。木星的磁層是太陽(yáng)系里最大的,寬得能裝下2100萬公里,相當(dāng)于1500多個(gè)地球排在一起。這時(shí)候指南針的紅針會(huì)乖乖轉(zhuǎn)向木星的磁北極,完全不管地球這邊的方向。像土星這類也有強(qiáng)磁場(chǎng)的行星,靠近它們時(shí),指南針也會(huì)優(yōu)先跟著當(dāng)?shù)氐拇艌?chǎng)走。
再往深空走,到了遠(yuǎn)離任何行星的地方,主導(dǎo)磁場(chǎng)的就變成太陽(yáng)風(fēng)了。太陽(yáng)風(fēng)里帶的磁場(chǎng)特別弱,大概只有5納特斯拉,比地球表面的磁場(chǎng)弱好幾個(gè)數(shù)量級(jí),但在空曠的行星際空間里,它就是老大。指南針會(huì)跟著太陽(yáng)風(fēng)的磁場(chǎng)方向變,今天可能指著某個(gè)方向,明天太陽(yáng)風(fēng)一換方向,它又跟著轉(zhuǎn)。更有意思的是,太陽(yáng)自己的磁場(chǎng)每11年還會(huì)反轉(zhuǎn)一次,這就讓指南針的方向更沒譜了,連瞬時(shí)方向都沒法固定。
既然指南針在太空里這么嬌氣,科學(xué)家早就想好了替代辦法。他們把脈沖星當(dāng)成太空燈塔,這些星體發(fā)出的X射線信號(hào)特別有規(guī)律,像在太空中按固定節(jié)奏眨眼睛。比如旅行者號(hào)探測(cè)器,就是靠跟蹤14顆脈沖星的信號(hào)來定位的,哪怕飛到幾十億公里外,也不會(huì)迷路。在月球或者火星上,還能靠地面站發(fā)無線電信號(hào),通過信號(hào)傳到探測(cè)器的時(shí)間差算位置,再結(jié)合觀測(cè)行星的位置修正誤差,這樣就不怕走偏。
其實(shí)傳統(tǒng)指南針在太空里的問題,不只是磁場(chǎng)弱,它只能靠水平方向的磁場(chǎng)工作,但太空是三維的,磁場(chǎng)又忽強(qiáng)忽弱、忽左忽右,根本沒法可靠指路。所以NASA早就不用它導(dǎo)航了,反而改成用磁力計(jì)來研究磁場(chǎng)變化,比如看看太空中的等離子體怎么相互作用,或者找找星球上遠(yuǎn)古磁場(chǎng)留下的痕跡,也算給這根老伙計(jì)找了新活兒。
現(xiàn)在回頭想,原來地球上習(xí)以為常的找北,到了太空里居然要靠這么多復(fù)雜技術(shù)。指南針的不靠譜,反而讓我覺得人類探索太空的智慧更厲害,不用依賴固定的南北極,照樣能讓探測(cè)器在茫茫宇宙里找準(zhǔn)方向。
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