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“羲和號”衛(wèi)星探測太陽半年多帶回哪些秘密
2022-07-21 09:27:13 來源:央廣網(wǎng) 編輯:

“‘羲和號’發(fā)射后,已經(jīng)在空間首次同時獲得了太陽全日面Hα譜線、Si I譜線和Fe I譜線的精細結(jié)構(gòu)和光譜成像,以及幾十個太陽耀斑的資料。”7月19日,在教育部“教育這十年”“1+1”系列發(fā)布會之高??萍紕?chuàng)新改革發(fā)展成效新聞發(fā)布采訪活動中,中國科學院院士、“羲和號”科學總顧問、南京大學教授方成欣喜地透露這一最新進展。

“羲和號”全名“太陽Hα光譜探測與雙超平臺科學技術(shù)試驗衛(wèi)星”,于2021年10月14日發(fā)射升空。“羲和號”的升空打破了我國無太陽探測專用衛(wèi)星的歷史。

“我們現(xiàn)在也已經(jīng)開始規(guī)劃對太陽的立體探測,從不同的角度看太陽。例如已經(jīng)啟動了對‘羲和二號’的預研,準備用5年的時間,將其發(fā)射到拉格朗日點的L5點,那里太陽與地球的引力相當,衛(wèi)星可以從側(cè)面來觀測太陽。另外,國內(nèi)太陽物理界還擬再用不到5年的時間發(fā)射‘羲和三號’,對太陽的南北極進行觀測。”方成說。

首次在太空觀測到Si I譜線完整的輪廓

方成介紹,“羲和號”的高光譜分辨率和高時間分辨率的觀測,可以為太陽光球和色球做深度“CT”掃描。作為衛(wèi)星主要的科學載荷,Hα光譜成像儀是太陽的專屬“攝影師”。它可在46秒的時間內(nèi)完成4600余步全日面掃描,獲得超過1600萬個點的光譜信息,并獲得300余個波長點的太陽圖像。這些光譜潛藏著太陽光球和色球不同層次的大氣信息。

2021年10月24日零時52分,“羲和號”正式“睜開雙眼”,實現(xiàn)了初光觀測。

“值得一提的是,Hα光譜成像儀的像元光譜分辨率達到0.024埃,這比地面濾光器的分辨率提高了約10倍,能夠獲得更加精確的譜線信息。”“羲和號”科學與應用系統(tǒng)總設(shè)計師、南京大學天文與空間科學學院教授李川告訴科技日報記者。

觀測中,“羲和號”首次獲得太陽Hα譜線、Si I譜線和Fe I譜線的譜線輪廓。

方成介紹,太陽Hα譜線、Si I譜線和Fe I譜線是在太陽大氣不同的高度產(chǎn)生的。其中Hα譜線是太陽活動在太陽低層大氣中響應最強的譜線,Hα譜線線心形成在距離光球?qū)幼畹撞?300公里—1500公里左右,可以反映太陽色球?qū)拥男畔?,線翼反映了太陽光球?qū)拥男畔?Si I譜線形成在距離太陽光球?qū)幼畹撞考s五六十公里;Fe I譜線形成于距離光球?qū)拥撞慷俟铩?/p>

“分析三條譜線的信息,可以揭示不同高度的太陽大氣物理量分布。”方成說。

與眾不同的是,以往在地面觀測時,Si I譜線被地球大氣的水分子譜線掩蓋,所以難以捕捉。而空間譜線信息不受地球大氣影響,“羲和號”實現(xiàn)了在國際上首次直接觀測到Si I完整的譜線輪廓。

“獲得Si I譜線后,就可以將其與其他譜線結(jié)合,反演計算出太陽大氣的溫度、密度,從而幫助我們研究太陽的大氣結(jié)構(gòu)。”方成說。

全日面多普勒速度場精度高,相當于拿放大鏡看太陽活動過程

除了全日面光譜成像,“羲和號”還可以根據(jù)太陽活動情況,進行局部日面光譜成像和定點光譜觀測。

方成介紹,“羲和號”可獲得日面任一點的Hα譜線精細輪廓,因而能反演高精度的全日面色球多普勒速度場,這是以往觀測從未實現(xiàn)的。同時,“羲和號”也獲得了高精度的全日面光球多普勒速度場。通過像元光譜分辨率和譜線輪廓擬合分析,得到速度場精度優(yōu)于0.06千米/秒。

這個數(shù)字有何意義?李川解釋,太陽對人類的影響特別表現(xiàn)在時有發(fā)生的耀斑和日冕物質(zhì)拋射現(xiàn)象上。耀斑是太陽局部突然增亮的爆發(fā)活動。一個中等強度的耀斑,可發(fā)射出從伽馬射線到無線電波段的強大輻射,總能量相當于約10億—100億個原子彈爆炸。日冕物質(zhì)拋射則是太陽上大規(guī)模物質(zhì)爆發(fā)的現(xiàn)象,一次爆發(fā)能把約1億—10億噸物質(zhì)拋射到行星際空間。

“太陽爆發(fā)拋射的物質(zhì),在太空中運動速度很快,往往每秒數(shù)百公里到一兩千公里,而速度也反映了物質(zhì)的動能和受力情況。0.06千米/秒的精度,相當于拿著放大鏡看太陽活動的過程,進而了解這些爆發(fā)活動觸發(fā)的原因和傳播的過程。”李川表示。

目前,“羲和號”每天會產(chǎn)生約1.2Tb的原始數(shù)據(jù),科研團隊在初步分析后,會將其生成為可供科學家直接使用的科學數(shù)據(jù)。(記者 金 鳳)

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