迄今距離太陽最近的照片出爐:太陽表面有著不尋常的「篝火」

2020-12-05 騰訊網

今年是太陽觀測的標誌性一年。一月，位於夏威夷的 Daniel K. Inouye 太陽望遠鏡（簡稱 DKIST 望遠鏡）展示了迄今為止拍攝到的最清晰的太陽照片，讓我們看到了太陽焦糖狀的表面，覆蓋其上的等離子體似乎沸騰一樣上上下下。

而近日，歐洲航天局領導的太陽軌道飛行器任務也發布了第一張太陽照片。雖然它拍攝的照片可能不像 DKIST 望遠鏡那樣讓人驚訝，但它是目前距離太陽最近的照片，拍攝位置距離太陽僅 4700 萬英裡，大約是地球到太陽距離的一半。

圖|歐洲航天局太陽軌道飛行器上的極紫外成像儀（簡稱 EUI）拍攝的高清圖像（來源：歐洲航天局和美國宇航局）

這些照片顯示了太陽日冕（太陽大氣的最外層）持續不斷的風暴活動，並且能看出其活動範圍僅為 250 到 310 英裡。特別值得一提的是，這些照片拍攝到了太陽表面附近的小型「篝火」狀太陽耀斑。「我們以前從未能清晰地看到它們，所以這次真的很興奮，」本次任務的極紫外成像儀的首席研究員大衛·朗說。

圖|拍攝到的「篝火」狀太陽耀斑。它們只有幾百英裡寬，科學家們此前從未清晰地觀察過這些特徵。（來源：歐洲航天局和美國宇航局）

日冕的溫度問題一直困擾著科學家：為什麼太陽的大氣層（超過 100 萬攝氏度）比它的表面溫度（約 5500 攝氏度）要熱得多。

新的觀測結果表明，日冕溫度過高可能是由於各個區域的許多小情況（例如篝火狀太陽耀斑）造成的。所有這些釋放出的能量點燃了日冕，共同提高了大氣溫度。

現在還需要更多數據來證明日冕溫度是如何提高的，「但這組照片給我們帶來了希望，」朗說。

太陽軌道飛行器於 2 月 10 日發射升空。它配備了 10 個不同的儀器，包括 6 個望遠鏡可以直接觀測太陽，並在不同的波長上對它進行測量，還有 4 個儀器可以監測飛行器周圍的環境，比如太陽風的分布和磁場線的結構。EUI 負責拍攝顯示了篝火狀太陽耀斑的高解析度照片，而其他儀器通過其他鏡頭拍攝太陽。

今年 6 月，太陽軌道飛行器首次近距離接近太陽，由此拍攝到了新照片。到 2022 年初，飛行器將到達離太陽不到 3000 萬英裡的地方，這個位置比水星到太陽的距離還要近。

除了展示了更多太陽的物理特性，太陽軌道飛行器還有更實際的作用：了解太空天氣，或者說了解由太陽提供能量並被推到其他外太空的帶電粒子流。地球磁場保護了地球不受帶電粒子流的影響，但極端的太空天氣會燒壞軌道上的電子設備（比如用於 GPS 和通訊的重要衛星），還會燒壞為我們日常生活提供電力的地表電網。

圖|太陽軌道飛行器的極紫外成像儀與偏振和日震成像儀（簡稱 PHI）拍攝的太陽圖像。（來源：歐洲航天局和美國宇航局）

為了保護地球，我們要學習如何預測惡劣的太空天氣事件，這意味著我們需要更加了解太陽磁場如何與其活躍區域相互作用，從而產生太陽耀斑、日冕物質拋射和極端太陽風等現象。

太陽軌道飛行器絕不是唯一研究太陽的工具，但它填補了其他設備的空白。由於地球的大氣層，像 DKIST 望遠鏡這樣的地面觀測設備不能清晰地觀察到太陽的紫外線和 x 射線光譜。雖然 NASA 的帕克太陽探測器將來會更接近太陽，但它離太陽太近了，鏡頭無法有效直接地拍攝太陽。

目前，太陽軌道飛行器正處於巡航階段，它正在遠離地球，移到了太陽的背面，所以要等到 2021 年 11 月科研階段開始之後，它的望遠鏡才能研究這些篝火狀太陽耀斑（其他四個儀器也已經進入常規操作）。但現在仍然是觀測太陽的好時機，因為新的太陽周期會在今年開始。新的太陽噴發將會發生，太陽軌道飛行器收集的數據將告訴我們更多關於這些噴發是如何發生的，它們如何導致會對人類活動造成嚴重影響的太空天氣事件，以及如何提前預測等信息。

「太陽軌道飛行器將給我們帶來驚喜的結果，」朗說，「現在還為時尚早，但這些照片確實驚到我們了，我希望快點到明年 11 月，那時就可以開始進行定期的科學觀察了。」

編譯：潘瑾

參考：

https://www.technologyreview.com/2020/07/16/1005320/closest-images-sun-ever-taken-solar-orbiter-esa-nasa-campfire/

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