美航天局科學家展示不同波長下五彩繽紛的太陽

2020-12-06 中國網

如果用普通相機給太陽拍照,都會得到一張熟悉的圖像:一個淡黃的毫無特色的圓盤;但如果用專門的地面或太空觀測衛星來觀察,情況就大大不同。據物理學家組織網1月23日報導,最近,美國國家航空航天局(NASA)科學家利用太陽動力學觀測衛星(SDO),選擇了10種不同波長,用先進成像組儀(AIA)生成了五顏六色的太陽圖像,每種顏色都凸顯了太陽表面和大氣的一個特殊部分。

事實上,太陽能發出所有顏色的光,但人們不能直接看太陽,在相機顯示出來的陽光中,黃光對人眼來說最明亮,因此普通照片中的太陽多是黃色的。它接近地平線時可能會有點紅,這是因為陽光在到達照相機鏡頭前必須穿過更多地球大氣層,損失了更多藍色波長的光。當所有可見光匯合在一起時,科學家稱之為「白光」。

不管是地面還是太空望遠鏡,如NASA的SDO、日地關聯觀測衛星(STEREO)以及歐空局和NASA共有的太陽與太陽風層觀測衛星(SOHO),能探測到的光都遠遠超出了人類裸眼的可見光範圍。不同波長也代表著太陽表面和大氣不同部分的信息。因此,多種波長也就展示了多層次、不斷變化的太陽全景。

黃光波長約為5800埃米(1埃米=百億分之一米),通常由溫度為5700攝氏度的物質所發射,這代表了太陽表面信息。極紫外光約為94埃,是由溫度高達630萬攝氏度的原子發出的,很適合觀察太陽耀斑,因為耀斑物質才能達到這麼高的溫度。通過檢測不同波長的太陽圖像,科學家能追蹤太陽大氣層中運動的粒子和熱量。

太陽由一團熱氣構成,由熱產生了光,就像白熾燈泡那樣。如果能發出更短波長,如極紫外光和X射線,就表示光源中包含多種原子。太陽包含了多種原子,如氦、氫、鐵等,而且每種原子攜帶不同電荷,以離子形式存在,達到特定溫度時,每種離子都能發出特定波長的光。早在20世紀初,科學家就給這些原子發光波長編制了詳細目錄。

太陽探測衛星利用這些波長信息的方式有兩種。一種方法是用分光儀同時觀察多種波長,檢測它們的波長,這可以綜合理解太陽周圍物質的溫度範圍。光譜儀觀察的不是通常所見的太陽圖像,而是各類光的數量曲線圖。

另一種方法是用儀器集中圍繞一種特定的波長,形成通常所見的太陽圖像,有時並非裸眼可見的光波範圍。比如SDO科學家以10種波長製作的太陽圖。每種波長都以一種或兩種離子為主,略有少量其他離子也不會產生色差。以下是SDO波長觀測衛星以埃米為單位測量的太陽表面發出的光:

4500:這一波長顯示太陽表面或光球層;

1700:顯示太陽表面及太陽大氣的色球層,色球層位於光球層上方,溫度開始升高;

1600:顯示上層光球和過渡區之間的混合層,過渡區位於色球層和太陽大氣最外面的日冕層之間,過渡區內溫度迅速升高;

304:顯示從色球層和過渡區發出的光;

171:顯示太陽大氣層或日冕安靜時的樣子,也能顯出巨大的磁弧即日冕圈;

193:顯示日冕層稍微更熱些的區域和太陽耀斑中更熱的物質;

211:顯示太陽日冕層更熱的磁活躍區;

335:也顯示日冕層中更熱的磁活躍區;

94:顯示太陽耀斑爆發期間那些高亮區;

131:顯示太陽耀斑中最熱的物質。

(常麗君)

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