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指南针(又称指北针或罗盘)可借由地球磁场指引方向,是航海和野外探险等方面的重要工具,也在人类发展史上扮演了重要的角色。但如果人们想进一步探索更遥远的外太空,指南针还有用吗?如果有用,它会指向哪里?
据“生活科学”(Live Science)网站的报道,美国国家航空航天局(NASA)戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center,GSFC)的行星科学家埃斯普利(Jared Espley)表示,指南针在太空中将依据你的确切位置来测量不同的东西。
他说:“从技术上来说,指南针在太空中仍会运作,但它不一定会指向地球。相反地,它会指向相对于指南针在太空中的位置而言最强的磁场的北极。”
NASA指出,这个磁场在地球面向太阳的一侧延伸约23,000英里(37,000公里),在背向太阳的一侧延伸约230,000英里(370,000公里)。像这样在行星周围受磁场左右的区域称为磁层(magnetosphere,或称磁气圈)。
想要借助指南针返回地球的太空人可能需要待在这个磁层内,以便让指南针“感受”磁场。但磁场并没有很明显的边界。埃斯普利说,在磁场之外很远的地方仍可以侦测到一些东西。
在太阳系的所有行星中,指南针最有可能指向木星,因为木星的磁层很大。NASA说,木星磁层是太阳系中最大的结构,宽达1,200万英里(2,100万公里)。
这个巨大的磁层是由木星的金属氢核心产生的,目前朱诺号太空探测器(Juno Spacecraft)正在对它进行研究,以便更好地了解磁场是如何产生的。
然而,如果太空人不在行星的磁层内,指南针会指向哪里?在太阳系内,太阳的磁层比所有其它磁层还大。埃斯普利说,如果你身处行星之间的太空中,指南针主要会被来自太阳风的磁场吸引。
太阳的磁层称为日光层(heliosphere,或称太阳圈),向外呈螺旋状延伸,其范围足足延伸到冥王星的三倍远。美国国家强磁场实验室(National High Magnetic Field Laboratory)说,这是因为太阳风在吹向太阳系时携带了自身微弱的磁场。
太阳的磁场十分复杂,而且当太阳活动达到高峰时,磁力线会变得更大、更复杂,以至于南北磁极“互换位置”。
依靠“向上”和“向下”来校准的传统指南针在太空中作为导航工具是毫无意义的,但被称为磁强计(magnetometer)的大功率罗盘在太空中还是很有用的,只是不能用于导航。
NASA科学家利用这些仪器来进一步了解太空中电浆(又称等离子体)的相互作用,并追踪远古磁场的遗迹。埃斯普利说:“测量磁场对于了解行星内部正在发生的事情非常有用。”
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