揭秘探日“先鋒官”

焦維新

太陽也會發(fā)脾氣？

太陽是宇宙中與人類關(guān)系最密切的一顆恒星，在地球演化和人類文明發(fā)展過程中發(fā)揮著不可替代的作用。太陽給地球帶來光和熱，是維持地球上一切生命的源泉，地球大氣的循環(huán)、晝夜的交替、四季的輪轉(zhuǎn)、地球冷暖的變化都是太陽作用的結(jié)果。

太陽并不總是溫柔的，有時會發(fā)脾氣——發(fā)生爆發(fā)性活動，即在短時間內(nèi)爆發(fā)式地釋放出巨大的能量。太陽的活動和條件幾乎在每個時間尺度上都不同，太陽磁場大約每22年會發(fā)生一次完全的方向變化，會產(chǎn)生大約11年的太陽活動周期。隨著磁場變得越來越復雜，它會在太陽表面附近釋放能量，即以太陽耀斑、日冕物質(zhì)拋射或極快的帶電粒子釋放的形式出現(xiàn)，這些就是太陽的爆發(fā)性活動。

太陽的爆發(fā)性活動不會像地震、暴雨那樣給人類帶來直接的、巨大的災(zāi)難，這個大可放心。但由于人類進入太空時代已經(jīng)半個多世紀，對各種衛(wèi)星以及導航、定位、通信等高科技系統(tǒng)的依賴性越來越強，而衛(wèi)星與高科技系統(tǒng)恰恰會受到太陽活動的直接影響，因此，太陽的“發(fā)怒”會嚴重影響航天、導航、定位、通信等高科技系統(tǒng)。于是，觀測和預報太陽的爆發(fā)性活動就非常重要了。

2021年10月14日18時51分，中國成功發(fā)射首顆太陽探測科學技術(shù)試驗衛(wèi)星羲和號

離太陽越來越近的探日衛(wèi)星

自古以來，人們就關(guān)注太陽，廣義的觀測可以追溯到上古時代，中國早在漢成帝河平元年（公元前28年）就有了肉眼觀測太陽黑子的記錄。對太陽進行系統(tǒng)觀測則始于1610年，即伽利略發(fā)明天文望遠鏡后的第二年，人類開始用望遠鏡觀測和記錄太陽黑子，開啟了太陽科學觀測的時代。經(jīng)過400多年的發(fā)展，尤其自20世紀50年代末進入太空時代以來，通過地基太陽望遠鏡和天基太陽探測器的聯(lián)合觀測，人類對太陽有了全新認識。

到目前為止，世界各國已經(jīng)發(fā)射了45顆太陽探測器，即太陽觀測衛(wèi)星。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，太陽觀測衛(wèi)星的水平越來越高，而且越來越靠近太陽觀測。例如，帕克太陽探測器到太陽表面最近距離只有太陽半徑的8.86倍，比水星到太陽的距離還近許多。

藝術(shù)家繪制的帕克太陽探測器接近太陽的概念圖（圖片來源/美國國家航空航天局）

羲和號的“金鑰匙”

2021年10月14日，中國第一顆太陽探測科學技術(shù)試驗衛(wèi)星羲和號順利升空，打破了中國無太陽探測專用衛(wèi)星的歷史，拉開了中國太陽空間探測的序幕。

羲和號的全名是“太陽Hα光譜探測與雙超平臺科學技術(shù)試驗衛(wèi)星”。Hα波段的光譜成像儀是羲和號觀測太陽的“金鑰匙”，它專門觀測光球?qū)雍蜕驅(qū)?，在國際上首次實現(xiàn)了全日面Hα波段的光譜成間小于60秒），我們可以獲得日面上近1600萬個點的光譜信息，這是前所未有的。太陽Hα譜線是研究太陽活動在光球和色球響應(yīng)時的最好譜線之一，對該譜線進行數(shù)據(jù)分析，可獲得太陽爆發(fā)時的大氣溫度、速度等物理量的變化，研究其動力學過程和物理機制。

在國際太陽探測的熱潮中，中國相關(guān)科研工作也將更上一層樓。未來的“夸父”計劃是研制發(fā)射先進天基太陽天文臺衛(wèi)星，發(fā)射后將位于日地系統(tǒng)第一拉格朗日點——這是最佳位置，可以不間斷地觀測太陽。該項目已納入中國科學院先導計劃，計劃于2022年發(fā)射。

（責任編輯/高琳 美術(shù)編輯/周游）