你的目光被金边日食吸引 有些“眼睛”却一直注视着太阳

  你的目光被金边日食吸引 有些“眼睛”却一直注视着太阳

  太阳是地球上一切温暖和光明之源,但太阳耀斑和日冕物质抛射等各种爆发活动也会给人类带来重要影响甚至重大危害,产生严重的灾害性空间天气事件。

  6月21日,即将到来的金边日食让全球天文爱好者激动万分,这场难得的天文盛宴对于普通人和科学家来说都是一个“节日”。不过,不同于天文爱好者为了这次日食而临时选购的望远镜,在我国,有几双专业的“眼睛”一直在关注着太阳的一举一动。

  厘米-分米波射电频谱日像仪 紧“盯”太阳爆发全过程

  太阳耀斑和日冕物质抛射等爆发活动几乎都发生在太阳色球和日冕中,通过太阳大气中的自由磁能释放而产生等离子体抛射、粒子加速和电磁波辐射。整个爆发过程可分为热辐射过程和非热动力学过程两部分,只有对这两部分都进行全面观测和研究,才能全面把握太阳爆发的物理本质和基本规律。

  对于太阳爆发源区的等离子体不稳定性、磁场重联、粒子加速和传播等非热过程,必须利用射电望远镜和太阳硬X射线望远镜进行观测;同时,由于日冕具有大气稀薄、高温和弱磁场等特性,也必须利用射电天文方法才能获得日冕以及更远的行星际空间等离子体的温度、密度、磁场等各种物理参数。因此,太阳射电天文学是太阳物理、行星际物理甚至空间天气学等领域的重要研究手段。

  我国就有一台这样的射电望远镜——“新一代厘米-分米波射电频谱日像仪”,又叫“明安图射电频谱日像仪”(MUSER),它是一个可在大量频段、以极快速度给太阳“画像”的设备。

  MUSER位于内蒙古自治区正镶白旗境内,整个MUSER望远镜系统由106面天线组成综合孔径阵列,分布在近10平方千米的3条旋臂上,其最大基线长度均为3千米。整个MUSER阵列分为高、低频两个子阵,观测频段覆盖了太阳爆发的源区及初始能量释放与传播区域,可探测太阳爆发先兆、初发特征、能量释放过程、粒子加速过程、非热粒子流的能量和传播演化,并诊断等离子体中的温度、密度和磁场特征等。

  MUSER的观测和研究结果对理解太阳爆发过程中的能量释放、粒子加速过程和探索爆发前兆都具有非常重要的意义,将为太阳活动预报研究提供重要的依据。

  一米新真空太阳望远镜 “眼睛”越大看得越清楚

  太阳是距离地球最近的恒星,人们能够看到其表面的许多结构特征。但是,要搞清楚各种太阳活动背后的物理原因和变化规律,还需要看清太阳表面更加细微的特征,因此需要更大口径的望远镜。

  在中国科学院云南天文台抚仙湖太阳观测与研究基地,坐落着一台大口径太阳望远镜——“一米新真空太阳望远镜”(NVST),它的有效口径为0.985米,真空封窗直径达1.2米。它是目前我国综合性能最好、口径最大的地面(真空)光学太阳望远镜,也是当前国际三大前沿太阳观测系统之一,达到世界同类设备的先进水平。作为我国附近8个时区内(120经度范围内)唯一能对太阳能进行亚角秒级(0.1角秒)高分辨观测的望远镜,NVST已经成为全球太阳观测及空间天气预报网络的重要结点。

  NVST是一台地平式望远镜,整体建筑可以分成两部分,前侧面对抚仙湖,可以视为一个塔式结构,望远镜位于塔顶,距离湖面高度大约16米。后侧建筑是光学实验室、观测控制室、会议室和数据中心等。望远镜的圆顶可完全打开,通过导轨可移动至建筑体后侧。望远镜前方设置挡风板,可根据风速、风向调节其遮挡方向和高度,从而减轻风对望远镜的影响。

  利用不同波段,NVST可同时对太阳的光球、色球进行高空间分辨率的观测。借助优良的观测环境和复杂的图像重建技术,光球层的图像可以接近望远镜的衍射极限,而色球的边缘观测也处于国际领先水平。对太阳动力学结构的高空间、高时间分辨的观测,有助于天文学家理解各种太阳爆发以及活动现象的触发原因和本质。

  目前,NVST正在进行科学仪器升级,以迎接即将到来的第25太阳活动周。

  太阳磁场望远镜和多通道望远镜 五大“武器”研究太阳磁场

  中国科学院国家天文台怀柔观测基地始建于1984年,1985年太阳磁场望远镜竣工并开始试观测。太阳磁场望远镜集光、机、电和图像采集处理之大成,它的研制可算得上一项浩繁的大工程,它是以中国科学院院士艾国祥为代表的我国老一辈天文学家共同奋斗的成果。

  太阳磁场望远镜研制成功后,中国科学院院士艾国祥和他的合作者们进一步着手多通道太阳望远镜的研制。多通道太阳望远镜系统包括五个功能不同的子望远镜,它们统一组装于带有光电导行的望远镜跟踪系统上,由一台计算机控制五个子望远镜的运动。

  通过多通道太阳望远镜,天文学家可获得太阳光球和色球的多种数据,包括太阳光球的磁场强度、色球的磁场强度和速度,以及不同波长处太阳色球单色图像等。这些数据对于太阳物理学家了解太阳活动的本质和规律至关重要。

  20世纪八九十年代,怀柔观测基地因为在太阳矢量磁场和视向速度场方面的优异观测能力,与美国大熊湖天文台和美国马歇尔飞行中心的磁场设备三足鼎立。特别是这里的色球磁场和速度场的常规观测,为世界独有。国内外研究人员利用这些数据对太阳磁场及其活动进行了深入研究,在磁场和速度场形态演化、磁非势特征与太阳活动的相关性等方面做出了许多工作。

  (作者系北京天文馆副研究员)

【编辑:张楷欣】

更多精彩报道,尽在https://shopcocon.com