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追日“夸父”正改写太阳科研面貌

发布时间:2023-11-22 09:05:55来源:
追日“夸父”正改写太阳科研面貌 太阳,探测器

  【科技创新世界潮(293)】

  科学家研制出的太阳探测器,正作为人类的“眼睛”,以前所未有的近距离注视太阳。这些追日“夸父”的观测,正在改写科学家对太阳的懂得。

  英国《自然》网站援引美国西南研讨所太阳物理学家丹·锡顿的话指出,人类正身处这个领域研讨范式产生改变的时刻。

  各自精彩

  太阳风暴会在两极形成绚烂的极光,但其有多漂亮就有多危险,它可让高能粒子波席卷地球,损坏通讯并摧毁电网。2023年2月,太空摸索技术公司新发射的49颗通讯卫星中,就有38颗坠落地球。因为一场太阳风暴导致地球大气层密度增添,对卫星发生了额外的阻力,将其拉出轨道。

  为了解太阳运动并预测其对地球的影响,多年来,科学家建造了各种太阳探测器:有些位于地球轨道;另一些则驻扎在地球和太阳之间或远离地球轨道,以更好地了解太阳风暴何时到来。但直到帕克太阳探测器(2018年发射)和太阳轨道飞行器(2020年发射)开端“追日”,人类能力近距离注视并打量太阳。

  今年9月27日,美国国度航空航天局(NASA)研制的、身价15亿美元的帕克太阳探测器在绕日飞行进程中,以635266公里/小时的速度穿越太阳系,打破了其3年前创下的586863.4公里/小时的纪录,成为迄今人类制作的最快物体。它还同时创下离太阳最近新纪录:其距太阳表面仅726万公里。位于其邻近的、由欧洲空间局和NASA携手研制的太阳轨道飞行器见证了这一壮举。

  哈佛—史密森天体物理中心(CfA)的太阳物理学家凯瑟琳·里弗斯指出,帕克太阳探测器处于一个环形轨道上,随着时光的推移,它离太阳越来越近,使它能够掠过太阳的大气层,在比以往任何航天器都更近的距离内测量太阳的粒子和磁场。太阳轨道飞行器则在较远的轨道上飞行,但它拥有高辨别率相机,可显示明亮的太阳耀斑、渺小的等离子体喷流和太阳的其他细节。

  并肩作战

  这两个探测器大多数时候“各自为政”,但偶尔也会并肩作战。太阳轨道飞行器项目科学家丹尼尔·穆勒指出,2023年6月,这两台探测器处于特殊有趣的对齐状况,开展了结合观测,首次测量了温度从太阳表面上升到其大气层的速度。

  此外,2021年4月,太阳轨道飞行器在与帕克太阳探测器“会师”的途中,捕捉到了来自太阳背面物资的喷发。几个小时后,一股带电粒子的浪潮淹没了帕克太阳探测器。这两台探测器近距离测量,使科学家能以前所未有的细节追踪物资喷发,说明这些喷发是如何开端和演化的。CfA天体物理学家塔蒂亚娜·涅姆布若指出,太阳轨道飞行器能辨认出太阳喷发的特定区域;帕克太阳探测器在喷发冲过航天器之前拍摄了日冕物资抛射的照片,这是首次进行此类测量。

  对太阳物理学家来说,更令他们亢奋的是2023年9月的太阳爆发,这是有记载以来速度最快、能量最强的太阳爆发之一。2023年9月5日,一条蜿蜒波折的“太阳蛇”以170公里/秒的速度滑过太阳表面,这一壮观的气象正好被太阳轨道飞行器捕获,当时它正在近距离探测太阳。科学家解释称,这条“蛇”其实是一“管”凉快的等离子体悬浮在太阳较热的大气磁场中,是随后爆发太阳磁暴的先兆。

  逡巡数小时后,这条“蛇”的发源地爆发了太阳磁暴,将数十吨等离子体喷射到太空中。这些日冕物资抛射几乎直接击中了帕克太阳探测器,但这款航天器经受住了考验,并在几天后向地球传回“一切顺利”的信号。

  科学家一直在剖析这次喷发的观测成果。约翰斯·霍普金斯大学使用物理试验室太阳物理学家、帕克太阳探测器首席研讨员努尔·拉乌阿菲表现,这一事件的细节、庞杂性和暴力水平,以前从未见过,令人印象深入。

  前赴后继

  除上述两款“网红”太阳探测器外,还有一些太阳探测器也不甘示弱,正在或拟对太阳开展研讨。例如,印度的“Aditya-L1”太阳探测器于今年9月发射,在之后4个月内将行驶约150万公里,最终进入缭绕第一拉格朗日点的轨道,这个位置容许持续观测太阳,为观测太阳运动提供了奇特的优势。

  丹尼尔·井上太阳望远镜坐落于美国夏威夷毛伊岛,高4米,于2020年投入运营。美国国度太阳天文台高等科学家亚历山大·特里奇勒指出,只要有可能,井上太阳望远镜就会在帕克太阳探测器靠近太阳的同时进行观测。此外,井上太阳望远镜去年也与太阳轨道飞行器携手,研讨了太阳的同一片区域。相干数据仍在剖析中。

  特里奇勒表现,太阳轨道飞行器将继续运行至少7年,其轨道离太阳会越来越近,因此它将更多地俯视太阳的两极而非赤道。帕克太阳探测器距离太阳大气层最近的一次飞越将在2024年12月到来,未来几年科学家将获得大批新发现。

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