迄今距离太阳最近的照片出炉:太阳表面有着不寻常的“篝火”

科学
迄今距离太阳最近的照片出炉:太阳表面有着不寻常的“篝火”
麻省理工科技评论 2020-07-20

2020-07-20

科学家以前从未能如此清晰地看到它们
科学
科学家以前从未能如此清晰地看到它们

今年是太阳观测的标志性一年。一月,位于夏威夷的 Daniel K. Inouye 太阳望远镜(简称 DKIST 望远镜)展示了迄今为止拍摄到的最清晰的太阳照片,让我们看到了太阳焦糖状的表面,覆盖其上的等离子体似乎沸腾一样上上下下。

而近日,欧洲航天局领导的太阳轨道飞行器任务也发布了第一张太阳照片。虽然它拍摄的照片可能不像 DKIST 望远镜那样让人惊讶,但它是目前距离太阳最近的照片,拍摄位置距离太阳仅 4700 万英里,大约是地球到太阳距离的一半。

迄今距离太阳最近的照片出炉:太阳表面有着不寻常的“篝火”

图|欧洲航天局太阳轨道飞行器上的极紫外成像仪(简称 EUI)拍摄的高清图像(来源:欧洲航天局和美国宇航局)

这些照片显示了太阳日冕(太阳大气的最外层)持续不断的风暴活动,并且能看出其活动范围仅为 250 到 310 英里。特别值得一提的是,这些照片拍摄到了太阳表面附近的小型“篝火”状太阳耀斑。“我们以前从未能清晰地看到它们,所以这次真的很兴奋,”本次任务的极紫外成像仪的首席研究员大卫·朗说。

迄今距离太阳最近的照片出炉:太阳表面有着不寻常的“篝火”

图|拍摄到的“篝火”状太阳耀斑。它们只有几百英里宽,科学家们此前从未清晰地观察过这些特征。(来源:欧洲航天局和美国宇航局)

日冕的温度问题一直困扰着科学家:为什么太阳的大气层(超过 100 万摄氏度)比它的表面温度(约 5500 摄氏度)要热得多。

新的观测结果表明,日冕温度过高可能是由于各个区域的许多小情况(例如篝火状太阳耀斑)造成的。所有这些释放出的能量点燃了日冕,共同提高了大气温度。

现在还需要更多数据来证明日冕温度是如何提高的,“但这组照片给我们带来了希望,”朗说。

太阳轨道飞行器于 2 月 10 日发射升空。它配备了 10 个不同的仪器,包括 6 个望远镜可以直接观测太阳,并在不同的波长上对它进行测量,还有 4 个仪器可以监测飞行器周围的环境,比如太阳风的分布和磁场线的结构。EUI 负责拍摄显示了篝火状太阳耀斑的高分辨率照片,而其他仪器通过其他镜头拍摄太阳。

今年 6 月,太阳轨道飞行器首次近距离接近太阳,由此拍摄到了新照片。到 2022 年初,飞行器将到达离太阳不到 3000 万英里的地方,这个位置比水星到太阳的距离还要近。

除了展示了更多太阳的物理特性,太阳轨道飞行器还有更实际的作用:了解太空天气,或者说了解由太阳提供能量并被推到其他外太空的带电粒子流。地球磁场保护了地球不受带电粒子流的影响,但极端的太空天气会烧坏轨道上的电子设备(比如用于 GPS 和通讯的重要卫星),还会烧坏为我们日常生活提供电力的地表电网。

迄今距离太阳最近的照片出炉:太阳表面有着不寻常的“篝火”

图|太阳轨道飞行器的极紫外成像仪与偏振和日震成像仪(简称 PHI)拍摄的太阳图像。(来源:欧洲航天局和美国宇航局)

为了保护地球,我们要学习如何预测恶劣的太空天气事件,这意味着我们需要更加了解太阳磁场如何与其活跃区域相互作用,从而产生太阳耀斑、日冕物质抛射和极端太阳风等现象。

太阳轨道飞行器绝不是唯一研究太阳的工具,但它填补了其他设备的空白。由于地球的大气层,像 DKIST 望远镜这样的地面观测设备不能清晰地观察到太阳的紫外线和 x 射线光谱。虽然 NASA 的帕克太阳探测器将来会更接近太阳,但它离太阳太近了,镜头无法有效直接地拍摄太阳。

目前,太阳轨道飞行器正处于巡航阶段,它正在远离地球,移到了太阳的背面,所以要等到 2021 年 11 月科研阶段开始之后,它的望远镜才能研究这些篝火状太阳耀斑(其他四个仪器也已经进入常规操作)。但现在仍然是观测太阳的好时机,因为新的太阳周期会在今年开始。新的太阳喷发将会发生,太阳轨道飞行器收集的数据将告诉我们更多关于这些喷发是如何发生的,它们如何导致会对人类活动造成严重影响的太空天气事件,以及如何提前预测等信息。

“太阳轨道飞行器将给我们带来惊喜的结果,”朗说,“现在还为时尚早,但这些照片确实惊到我们了,我希望快点到明年 11 月,那时就可以开始进行定期的科学观察了。”

麻省理工科技评论

From Tech to Deeptech