追日問天｜看科研望遠鏡如何觀測太陽

2020-09-24 光明科普

中國科學院國家天文臺懷柔太陽觀測基地，坐落於環境優美的懷柔水庫北岸，距離北京市中心約60公裡，是國際著名的太陽磁場觀測臺站之一。歷經30多年的不懈努力，創始人艾國祥院士和諸多天文學家們一起，將此基地建設成了國際太陽物理觀測研究的前沿機構。

在懷柔太陽觀測基地，安裝有國際先進水平的全日面太陽磁場望遠鏡和多通道太陽望遠鏡，天文學家們觀測著太陽的一舉一動，實現著人類的「追日」夢想。那麼，這兩個巨大的望遠鏡是如何工作的？觀測太陽對於我們的現實生活有哪些幫助呢？帶著這個疑問，讓我們一起走進懷柔太陽觀測基地一探究竟。

在懷柔觀測基地，有兩臺觀測設備，一臺是多通道太陽磁場望遠鏡，一臺是全日面太陽光學和磁場監測望遠鏡。多通道太陽磁場望遠鏡安裝在太陽觀測塔頂部。適合觀測的日子，觀測人員都會開啟望遠鏡的圓頂，對太陽進行觀測。它帶有五個不同功能的子望遠鏡，統一組裝在一個望遠鏡跟蹤系統上，能夠精確的跟蹤太陽運行。

其中，主力望遠鏡是口徑35cm的太陽磁場望遠鏡，它能獲取5324埃的太陽光球，和4861埃的色球的矢量磁場及視線速度場數據。另一臺是口徑60cm的三通道太陽磁場望遠鏡，用於同時觀測5247埃、5250埃和5173埃的太陽單色像和磁場信息。太陽望遠鏡的主體結構用於獲取太陽圖像，而接收端則用於採集圖像信號，通過計算機處理，得到觀測數據，進而得到所需要的太陽圖像。

多通道望遠鏡的觀測視場很小，只能觀測到太陽的局部像，因此，在開啟圓頂後，觀測員首先會分區域將太陽全日面掃描一遍，找到存在活動區的區域，隨後，他們會著重關注這些區域。

與多通道望遠鏡相同，不遠位置的小圓頂，也同樣隨著太陽日出而作。在小圓頂裡，安裝著全日面太陽光學和磁場監測望遠鏡，不同的是，多通道望遠鏡觀測太陽的局部像，它則觀測太陽的全日面像。

這個望遠鏡包括兩個子望遠鏡，一個是口徑10cm的磁場望遠鏡，用於觀測5324埃的全日面矢量磁場。另一個是口徑20cm的色球望遠鏡，它可獲取色球6562.8埃的全日面單色像。

這臺望遠鏡建於2006年，它在全世界第一次發布了全日面的光球矢量磁場觀測數據，也是我國空間環境監測預警系統的骨幹設備。

同樣的，這臺望遠鏡的自動化程度也很高，觀測員在跟蹤到太陽之後，運行設計好的程序，就能拍攝並觀測全日面的光球矢量磁場和色球單色像。

今年的6月21日，我國發生了一次日食，懷柔太陽觀測基地位於偏食帶上，利用全日面太陽活動監測望遠鏡成功觀測了日偏食的整個過程。這次觀測使用的就是20cm色球望遠鏡。

懷柔太陽觀測基地兼具著科研價值和社會價值。由於太陽劇烈活動是災害性空間天氣事件的源頭，因此太陽物理的觀測研究具有重要的社會意義。研究太陽不僅對科研有價值，同時，它也指導著我們的生產和生活。相信很多同學都對觀測太陽都有濃厚的興趣，希望有一天你也可以成為我們的一員，一起來到懷柔湖畔「追日」吧。（鄧元勇、王薏、陳潔、汪國萍)

[ 責編：蔡琳 ]

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