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星海微萤(文摘版)

为天文研究工作者、天文爱好者和大众提供有用的信息

 
 
 

日志

 
 

太阳(2016 年)  

2016-02-17 07:58:01|  分类: 太阳 |  标签: |举报 |字号 订阅

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2015年世界科技发展回顾(基础研究)(节选)(2016 1 2 日科技日报)

NASA南极放飞气球搜集太阳耀斑数据(2016 1 21 日科技日报)

我率先获取太阳大气七波段层析成像(2016 2 21 日科技日报)

中科院光电所首获太阳大气7波段层析成像(2016 2 22 日中国科学报)

给太阳望远镜戴校正“眼镜”(2016 3 7 日文汇报)

大视场太阳自适应光学技术获突破(2016 3 23 日中国科学报)

太阳超耀斑或“烤熟”地球(2016 3 28 日中国科学报)

太阳表面出现大型黑子群AR25292016 4 15 日科技日报)

科学家有望预测太阳耀斑(2016 4 22 日参考消息)

天文领域最大基金项目启动会举行(2016 5 16 日中国科学报)

科学家观测到全新太阳物理现象(2016 6 23 日中国科学报)

新一代太阳专用射电望远镜通过验收(2016 7 8 日科技日报)

新一代射电日像仪建成验收(2016 7 11 日中国科学报)

太空“神表情”,你读懂了吗(节选)2016 7 21 日科技日报)

2018飞向日冕,我们从未离太阳这么近2016 7 28 日科技日报)

新探测器将与太阳近距离“亲密”接触2016 8 2 日科技日报)

太阳风暴险致美苏开战(2016 8 11 日参考消息)

太阳风暴曾险些引发美苏核战争2016 8 11 日中国科学报)

轰炸大气层可抵御太阳风暴?(2016 8 12 日参考消息)

太阳活动如何影响地球大气温度?2016 8 22 日中国科学报)

一周国际要闻:NASA与失联两年的航天器重获联系2016 8 29 日科技日报)

虽无盛名,却在推动科学的“半边天”(节选)2016 9 4 日科技日报)

我空间天气数值预报模式初步构建2016 9 29 日科技日报)

宇宙射线威胁空间天气卫星2016 11 2 日中国科学报)

 

 

 


科技日报 2016 1 2

2015年世界科技发展回顾(基础研究)(节选)

科技日报国际部

 

 

建成世界最大射电望远镜总部,开发预报太阳风暴新方法,启动搜寻外星智慧生命的“突破倡议”项目,将开建极地科考船。

郑焕斌(本报驻英国记者) 6月,帝国理工学院科学家开发出一种可提前至少24小时预报太阳风暴的新型测量方法和模型工具,而现有技术至多能提前3060分钟作出预报。

 


科技日报 2016 1 21

NASA南极放飞气球搜集太阳耀斑数据

科技日报北京120日电 (记者房琳琳)据美国国家航空航天局(NASA)官网20日报道,一个充满氮气、足球场大小的科研气球18日被释放升空,携带着仪器径直飞向南极上空的平流层。这个名为伽马射线成像仪/太阳耀斑偏振仪(GRIPS)的气球,是NASA研究太阳耀斑散发出来的极高能量辐射的一个利器。

太阳耀斑是太阳大气局部区域最剧烈的爆发现象,当磁场突然改变,强电场会产生巨大的带电粒子流,它能在短时间内释放大量能量,引起局部区域瞬时加热。耀斑发生时,在太阳大气的电离气体以接近光速的速度发射出电子和离子,进而释放出高能伽马射线。

NASA戈达德太空飞行中心GRIPS项目科学家阿尔伯特·史说:“GRIPS观测耀斑发射的数量是以往仪器观测量的3倍以上,我们将能更精确地获得产生伽马射线的次数和位置。”

南极的夏天是科学考察气球比较理想的释放窗口,因为有相对稳定平和的空域条件,且一周24小时都有阳光,能为GRIPS这种专门研究太阳的仪器提供电源,并可以不间断地搜集数据。

NASA研究团队于去年10月就到达了南极的麦克默多站,直到今年1月初,整个团队都在组装和测试GRIPS,同时等待释放气球的最佳条件。他们希望气球可以借助南极夏天的循环风,在空中飞行1455天。

科研气球是一个低成本进入地球上空大气层及至太空边缘的手段,能够让科学家测量到在地面上根本不可能获得的科研数据。

据介绍,GRIPS由美国加利福尼亚大学伯克利分校首席研究员帕斯卡尔·圣莱尔领导。轨道ATK公司提供了NASA科研气球项目的管理方法、任务计划、工程服务和场地运行等配套服务。该项目由NASA建在德克萨斯州的哥伦比亚科研气球设施(CSBF)执行。到目前为止,在过去的35年间,该团队已经放飞1700多个科研气球。

总编辑圈点

太阳耀斑有多强烈?仅持续短暂的几到几十分钟,却释放相当于上百亿颗巨型氢弹同时爆炸的能量,或十万至百万次强大火山爆发释放的能量总和。这些能量以太阳风的形式轻轻拂过地球大气,轻则带来绚丽的极光,重则干扰大气电离层破坏卫星通信,甚至造成大范围的电网瘫痪。有研究认为,如果没有磁场保护,地球会很快像火星一样被烤干。遥远的太阳一次寻常的能量释放,就可能对行星带来难以估量的影响,对太阳耀斑的研究关系着人类福祉和地球未来,同时也是我们窥探宇宙奥秘、发展基础物理理论的窗口。

 

 


科技日报 2016 2 21

我率先获取太阳大气七波段层析成像

太阳(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

科技日报成都220日电 (张兰强 记者盛利)记者20日从中国科学院光电技术研究所获悉,在国家高技术研究发展计划、国家自然科学基金支持下,该所饶长辉研究员带领团队在国际上首次获得太阳大气可见至近红外7波段的同时层析高分辨力图像,对未来建立太阳大气模型、实现准确的空间天气预报奠定重要科研基础。

太阳多波段层析成像相当于给太阳做CT,是通过同时记录不同波段的图像,了解太阳活动的演化过程,使科学家能在日冕物质抛射等危害性太阳活动发生之前做出预警。目前国内外太阳望远镜最多可同时实现6波段层析成像。

饶长辉团队突破多项关键技术,成功研制出“7波段太阳层析成像系统”,作为目前世界上波段最多的多波段层析成像系统,其探测波长分别为对应的太阳光球层、色球层底部、色球层中部和色球层顶部。

此次获得的太阳大气可见至近红外7波段的同时层析高分辨力图像,是通过上述系统与云南天文台1米新真空太阳望远镜及151单元太阳自适应光学系统对接,开展观测的结果。

饶长辉研究员表示,太阳活动不稳定会对地球上高压输电、输油管道、无线通信和航空航天等造成影响,上述系统的研制、运行成功,将帮助建立太阳活动的光球、色球大气模型,实现较准确“太阳天气预报”,并进一步明确太阳活动机理,为我国空间环境监测和空间天气预报提供重要数据支撑。

 


中国科学报 2016 2 22

中科院光电所首获太阳大气7波段层析成像

本报讯 中国科学院光电技术研究所饶长辉团队近日在国际上首次获得太阳大气可见至近红外7波段同时层析高分辨力图像。这是目前世界上波段最多的多波段层析成像系统,其探测波长分别对应的太阳高度涵盖光球层、色球层底部、色球层中部和色球层顶部。

饶长辉表示,多波段层析成像相当于给太阳做CT,通过同时记录不同波段的图像,可以清楚地了解太阳活动的演化过程,从而可能在日冕物质抛射和质子事件等危害性太阳活动发生之前作出预警。观测数据同时可为建立太阳大气模型提供数据支撑,实现较为准确的空间天气预报。

据悉,此次实验是通过光电所研制的7波段太阳层析成像系统与云南天文台1米新真空太阳望远镜以及151单元太阳自适应光学系统对接,开展对太阳活动区观测获得的成像结果。该系统的成功运行,有望进一步明确太阳活动产生的机理,同时也为我国空间环境监测和空间天气预报提供重要的数据支撑。(彭丽 张兰强)

 


文汇报 2016 3 7

给太阳望远镜戴校正“眼镜”

据新华社成都36日电 (记者吴晓颖) 如何通过现代科技更清晰地看到整个太阳活动区? 中国科学家研发出地表层自适应光学(Ground Layer Adaptive Optics,简称GLAO)技术,这相当于给太阳望远镜戴上校正眼镜,在更大视场范围提高了观测清晰度。近日,中科院云南天文台1米新真空太阳望远镜结合该技术,首次拍摄到太阳黑子和太阳米粒的大视场高分辨力自适应光学校正图像。

据悉,此项研究由国家自然科学基金天文联合基金重点项目支持。这是中国科学院光电技术研究所饶长辉研究团队继在国际上首次获得太阳大气可见至近红外7波段同时层析高分辨力图像后,在太阳自适应光学领域取得的又一重大技术突破。

饶长辉介绍说,不同视场的太阳光经过大气层时,通过同一位置的地表层。根据这一原理,GLAO针对地表层大气进行探测和补偿校正,虽然达不到接近衍射极限的分辨力,但可以在大视场范围内提高成像质量,使其能对太阳活动区进行高分辨力观测。

 


中国科学报 2016 3 23

大视场太阳自适应光学技术获突破

本报讯(记者丁佳、彭丽)记者日前从中科院获悉,中科院光电技术研究所饶长辉团队研制出国内首套地表层自适应光学(GLAO)试验系统,与云南天文台1米新真空太阳望远镜对接后,首次获得太阳黑子和太阳米粒的大视场高分辨力自适应光学校正图像,标志着我国太阳自适应光学技术再次取得重大突破。

该团队研制了大视场多通道相关夏克—哈特曼波前传感器,对1′视场内大气湍流进行波前探测,并提取地表层大气湍流引起的波前像差进行闭环校正,最终实现了大视场高分辨力成像。

太阳GLAO技术验证实验的成功,为我国进一步开展大视场多层共轭自适应光学技术奠定了基础。利用该技术,太阳物理学家可以对大视场活动区的演化过程进行高分辨力观测,获得的大视场高分辨力观测数据,可以为太阳物理学家开展太阳磁场的结构产生和演化等物理问题的深入研究,促进太阳物理研究的进一步发展。

据了解,典型太阳活动区大小在1~ 3′,传统自适应光学系统由于等晕区的限制,高分辨力校正视场只有10″左右,无法满足大视场高分辨力观测要求。GLAO是大视场自适应光学技术的一种,只针对地表层大气湍流进行波前探测和校正,虽然达不到接近衍射极限的分辨力,但是可以在大视场范围内提高成像质量。

 


中国科学报 2016 3 28

太阳超耀斑或“烤熟”地球

太阳(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

太阳超耀斑

图片来源:NASA/SDO/AIA

 

本报讯 来自太阳的超级耀斑经常会向地球传送大量的高能粒子,形成北极光,有时还会对供电网和通信网造成不受欢迎的干扰。

研究人员表示,尽管这样的几率很小,但太阳有一天很可能会用比往常强烈数千倍的超级耀斑“轰炸”地球,导致大气层沸腾,并让生命灭绝。

其他恒星偶尔也会产生类似的“超耀斑”,目前检测到其他恒星的最大耀斑能量相当于太阳最大耀斑的1万倍。为了了解这些耀斑是否与太阳耀斑产生过程(磁场的断开与重新连接)相同,天文学家利用中国的郭守敬望远镜研究了10万颗恒星发出的光。

研究人员在324日在线发表于《自然—通讯》的成果中报告称,超耀斑看起来的确是通过类似的过程产生的,但是它们通常出现在比太阳拥有更强磁场的恒星上。尽管如此,研究人员依然发现,约有10%发出超耀斑的恒星拥有的磁场大小与太阳类似,或是比太阳磁场更弱。

研究人员表示,根据树木轮,地球似乎曾经历过小型超级耀斑,即比常规耀斑大10~100倍的耀斑,其大概发生时间在公元775993。研究人员总结称,每1000,人们就可能遇见更多的类似超耀斑。不过,他们没有给出地球被超耀斑炙烤的几率有多高。所以,从现在开始储备数据,准备蜡烛吧。

(鲁捷)


 

科技日报 2016 4 15

中科院云南天文台“一米新真空太阳望远镜”观测发现

太阳表面出现大型黑子群AR2529

太阳(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

 

太阳(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

412日“一米新真空太阳望远镜”拍摄的太阳黑子群AR2529

新华社发

 

新华社昆明414日电 (记者岳冉冉)记者14日从中科院云南天文台获悉,48日,太阳上出现了一个大黑子群AR252912日面积达到最大,13日开始黑子群面积开始减小。

据中科院云南天文台闫晓理博士介绍,48日,科学家利用位于云南抚仙湖太阳观测站的“一米新真空太阳望远镜”观测到了太阳黑子群AR2529,从48日到12日,这个黑子群逐渐增长;412日黑子群面积达到最大,其中最大的一个黑子相当于20个地球那么大;13日黑子群面积开始逐渐减小。

闫晓理表示,AR2529是近段时间出现在日面上比较大的黑子群,太阳黑子出现在太阳光球层,它们温度约5000摄氏度,比光球层温度低1000摄氏度左右。据现有理论模型,太阳黑子通常认为是太阳内部对流层下面的磁流管浮现到光球表面形成,一般情况下倾向于成对出现,但是复杂的活动区往往由多个太阳黑子组成。

闫晓理说,目前为止,AR2529所在的活动区没有产生较大的太阳爆发,未来两天产生大的太阳爆发的可能性不是很大。

科学家提醒,天文爱好者可以用装有合适的滤光片望远镜或直接用特定的滤光片对着太阳进行观看,没有滤光片的望远镜最好通过投影的方式,即把太阳像投影在白纸上进行观看。“要特别注意的是,普通望远镜不能直接目视太阳,否则太阳光会对人的眼睛造成永久的伤害。”闫晓理说。

 


 

参考消息 2016 4 22

科学家有望预测太阳耀斑

太阳(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

 

 


 

中国科学报 2016 5 16

天文领域最大基金项目启动会举行

太阳(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

启动会现场

 

太阳(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

国家自然科学基金委员会主任杨卫讲话

 

太阳(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

中科院副院长王恩哥讲话

 

本报讯 510日,由国家天文台邓元勇研究员承担的国家重大科研仪器研制项目“用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统”启动会议在国家天文台召开。该项目经国家自然科学基金委(以下简称基金委)多轮严格遴选,最终由国家天文台、上海技术物理研究所和西安光学精密机械研究所联合承担,是目前为止天文领域在基金委获得经费支持最大的项目(总经费为9136万元)。

国家自然科学基金委主任杨卫、中科院副院长王恩哥、国家天文台台长严俊等出席了启动会。项目管理工作组、项目监理组、项目总体组、技术专家组、用户委员会代表等近60人参加了会议。会议由基金委数理学部副主任董国轩主持。

严俊对与会领导和专家的到来表示热烈欢迎。他表示,项目启动后将从人力、物力、财力各方面给予全力支持,做好项目实施的条件保障工作。

王恩哥代表中国科学院,向基金委各位领导对中科院各项工作的大力支持表示感谢。他指出,条财局要进一步配合基金委做好项目的过程管理,充分发挥项目监理组的作用,保障项目顺利完成。

杨卫介绍了重大仪器研制项目的特点,并对项目的实施及管理提出重要意见,要求项目单位之间紧密协同,高质量完成项目目标。

会上还宣布了管理专家组和监理组人员名单。项目负责人邓元勇汇报了项目的总体情况、计划进度、关键技术及解决方案和项目的进展情况等(科讯)

 

 

中国科学报 2016 6 23

科学家观测到全新太阳物理现象

本报讯(记者丁佳)记者621日从中科院云南天文台获悉,天文学家首次观测到太阳上一个全新物理现象——磁重联可以释放磁扭缠。他们利用我国自主研制设备首次观测到了这种新物理现象,又通过磁流体力学数值模拟重现了这一物理过程,成果近日发表于《自然—通讯》。

这项由中科院云南天文台、南京紫金山天文台、北京国家天文台,南京大学、德国波茨坦大学等合作的研究,主要利用云南天文台抚仙湖观测站“一米新真空太阳望远镜”的观测数据,研究了发生在2014103日活动区12178中的暗条爆发中的磁重联过程,发现了在暗条细丝和周围的色球纤维之间发生了磁重联,并首次观测到通过磁重联把暗条的磁扭缠快速释放出去的物理过程。

“扭缠的磁结构可以形象地比喻成非常缠绕的绳子,如果从绳子两头向相反的方向使劲拧绳子,这样绳子就会越来越缠绕,达到一定程度发生形变,最终导致断裂。”论文通讯作者、中科院云南天文台副研究员闫晓理解释说:“这跟太阳上扭缠磁结构的爆发有点类似。当太阳上的磁结构的扭缠达到一定程度时就会不稳定,开始爆发并释放出能量。该研究就是发现具有扭缠磁结构的暗条不稳定开始爆发,爆发过程中通过磁重联把暗条中磁扭缠释放出去。”

太阳暗条是在太阳色球单色像上呈现出的细长暗黑条纹结构,是日珥在日面上的投影,是一个低温、高密度的结构。观测表明,活动区暗条一般具有非常强的扭缠磁场结构。闫晓理告诉《中国科学报》记者,暗条爆发往往伴随有耀斑和日冕物质抛射,是灾害性空间天气的重要来源。

 


科技日报 2016 7 8

新一代太阳专用射电望远镜通过验收

科技日报北京77日电 (记者李大庆)记者从中科院获悉,由财政部支持、中科院国家天文台承担的国家重大科研装备研制项目“新一代厘米—分米波射电日像仪”6日在内蒙古正镶白旗明安图观测站通过验收。它的建成填补了在太阳爆发能量初始释放区高分辨射电成像观测的科学空白。

太阳剧烈活动研究是太阳物理的主要方向,也是我国《中长期科学和技术发展规划纲要》在学科发展和科学前沿问题中部署的主要研究领域之一。自上世纪六十年代起,中国太阳物理界就提出过建设射电日像仪的各种方案,但由于种种原因,未能实施。本世纪初,中科院国家天文台颜毅华研究员及其团队首次提出中国射电频谱日像仪的研制方案。财政部于200912月正式立项这一重大科研装备研制项目。建成的新一代太阳专用射电望远镜,由分布在方圆10公里的三条旋臂上的100面天线组成高、低频两个综合孔径阵列,具有在超宽频带上同时以高时间、空间和频率分辨率进行太阳观测的能力,将填补在太阳爆发能量初始释放区高分辨射电成像观测的科学空白。

验收专家组由著名太阳物理学家、南京大学方成院士担任组长,组员包括朱能鸿院士、吕达仁院士、王水院士、万卫星院士以及美国乔治.梅森大学张捷教授等11人。

验收专家组一致认为新建成的“新一代厘米—分米波射电日像仪”是国际太阳射电物理研究领域的领先设备,为耀斑和日冕物质抛射等太阳活动研究提供了新的先进的观测手段,将极大的促进太阳物理和空间天气科学的发展。

 


中国科学报 2016 7 11

新一代射电日像仪建成验收

未来十年我国太阳物理界有望成为国际领导者

太阳(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

新一代厘米—分米波射电日像仪

 

本报讯(记者丁佳)由国家财政部支持、中国科学院国家天文台承担的国家重大科研装备研制项目“新一代厘米—分米波射电日像仪”76日在内蒙古正镶白旗明安图观测站通过验收。国家自然科学基金委员会主任杨卫、中国科学院副院长王恩哥出席了验收会。

杨卫在讲话中高度评价了“新一代厘米—分米波射电日像仪”研制工作取得的重要进展,他强调,中科院的科学家在内蒙古正镶白旗明安图镇建设日像仪并开展科学研究工作,具备了三种精神:一是仰望星空的精神,即自强不息、勇于探索的精神;二是自主创新的精神,做原创性的科研成果,才能提升国家整体的科研水平;三是各民族融合的精神,正是在内蒙古各级政府、各族人民的大力支持下,项目才得以顺利完成并取得重要科研成果。

王恩哥在讲话中指出,科研仪器设备的自主创新是国家创新能力和综合国力的重要标志。中科院历来高度重视科研装备自主创新研制工作,将其作为中科院科技支撑体系建设的重要内容。新一代厘米—分米波射电日像仪的成功研制,将在国际太阳物理领域发挥重要作用,并提升我国太阳活动预报和空间天气监测的能力。针对后续工作,他强调,设备研制成功后,如何进一步发挥作用才是关键。要加快利用该设备开展天文观测和研究工作,鼓励国内外的科学家前来合作,取得原创性的重大科研成果。

验收专家委员会一致认为,所建成的新一代厘米—分米波射电日像仪具有前所未有的在超宽带上同时以高时间、空间和频率分辨率观测太阳的能力,是国际太阳射电物理研究领域的领先设备,为耀斑和日冕物质抛射等太阳活动研究提供了新的先进的观测手段,将极大地促进太阳物理和空间天气科学的发展。

建成的新一代太阳专用射电望远镜,由分布在方圆十公里的三条旋臂上的100面天线组成高、低频两个综合孔径阵列,具有在超宽频带上同时以高时间、空间和频率分辨率进行太阳观测的能力,将填补在太阳爆发能量初始释放区高分辨射电成像观测的科学空白。中国科学院组织的对国家天文台的国际诊断评估认为:“国家天文台在包括太阳天文观测等三个方面的工作都是世界级水平的。中国射电频谱日像仪作为世界最好的太阳射电观测设备,其研制成功代表了现代射电日像仪的跨越式进步。可以期望至少未来十年,它将是最重要的该类太阳专用设备,中国太阳物理界将在这方面取得国际领导者的地位。”

自上世纪60年代起,中国太阳物理界就提出过建设射电日像仪的各种方案,由于种种原因,未能实施。本世纪初,中科院国家天文台研究员颜毅华团队首次提出中国射电频谱日像仪的研制方案。财政部于200912月正式立项。

 


科技日报 2016 7 21

太空“神表情”,你读懂了吗(节选)

人类能从彼此表情中解读出对方情绪,而神秘的太空也时不时地从遥远星空发来“表情包”,向地球人倾诉璀璨星云和深邃黑洞们的喜怒哀乐。这些太空“神表情”,你读懂了吗?

愤怒烈焰——谁说我没脾气!

太阳(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

都说太阳是个大火球,这个火球可不是一直温暖和煦,有时发起脾气来也很吓人。科学家去年用几台天文望远镜在同一时间拍摄太阳表面后合成了上述图像。太阳活动剧烈的地方被突出显示了出来,图上红黄蓝绿交织,看起来如火蛇涌动。远远望去,蓝色部分像是两只幽幽发光的眼睛,深色线条则如同紧缩的眉头和扭曲的嘴,整张脸看起来火气十足,冒着“烈焰”。

 

 


科技日报 2016 7 28

2018飞向日冕,我们从未离太阳这么近

实习生郭 盈

太阳(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

模拟效果图(来源于网络)

 

科学家们梦想着有朝一日能够飞向日冕。就在上周,美国宇航局(NASA)宣布太阳探测器(SP+)任务已经进入2018年发射前的最后研发阶段。

一直以来,太阳对于人类而言,既熟悉又陌生。NASA发射太阳探测器,期望它能带回更多关于地球“母星”的重要信息,了解恒星的演化。

据了解,太阳探测器将深入太阳外层大气,探测在那里遇到的等离子体、磁场和波、高能粒子和尘埃。它们也对太阳探测器轨道附近以及日冕底部的偶极结构的日冕结构成像。

“防晒”决定它能不能活下来

按原定计划,这枚探测器将在2018731日于佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地由三角洲4号重型火箭携载发射升空。

在为期6年的任务中,太阳探测器将逐渐靠近太阳,那到底有多近呢?

探测任务的设计以及金星的引力使得它到太阳表面的距离不会小于8.5个太阳半径。在这个距离上观测太阳,会比从地球上看到的大23倍,在这里太阳亮度和热量则会高出500倍。

探测器里面的电子元件必须在一定温度范围内才能正常工作,果壳网主笔、天文学家虞骏在接受科技日报采访时表示,如何做好隔热工作,是设计面临的难题。

面对如此高温,太阳探测器又将如何生存呢?据了解,整个探测器将被置于一块直径2.7米、厚15厘米,由碳泡沫复合材料制成的“太阳挡板”之后,而这块“挡板”面临的是超过1400℃的高温和强烈的辐射。

此外,强照度、辐射以及尘埃的撞击都是需要纳入考虑的。多方面的建模和创新是设计的主旋律,而平衡则成为设计的核心问题。为了不让太阳探测器“赤膊上阵”,设计师们克服着各种挑战。虞骏指出,轨道设计需要做一些非常细致的规划,安全性和成本都是需要攻克的难题。

解开太阳风“加速”谜团

太阳探测器的重要使命之一,就是揭开日冕和太阳风的奥秘。日冕的温度是困扰科学家多年的谜团之一。太阳外部大气层,有些地方温度竟然超过100万摄氏度,比太阳表面温度还要高上数百倍。倘若你将一支温度计伸到太阳表面,那么它的表面温度大约是6000摄氏度。但是,当温度计距离太阳表面更远时,温度却没有更低。对此,科学家们一直疑虑重重。

太阳风则是困扰科学家们的第二个谜团。太阳向整个太阳系喷射太阳风,这种炽热的带电粒子风,时速可以达到每小时数百万英里。但令人惊讶的是,在太阳的表面,没有任何强风存在,可当太阳风抵达太阳系行星时,却变成了“狂风”。

科学家怀疑,在太阳和行星之间存在一些未知因素,从而让太阳风获得了如此高的速度。至今,高速太阳风的成因依旧是个未解之谜。太阳探测器采用大视场成像仪(WISPR)来观测,过去从来没有一个探测器能够在如此有利的位置上以这样高的分辨率观察过太阳。当它扫描过日冕的时候,WISPR将对它进行断层成像,不过其成像跨度只能达到90度到150度。

此外,日冕一面“沸腾”一面“冰冻”的现状也困惑着科学家。日冕中的粒子看上去似乎是从不同的方向被加热的。日冕中垂直于磁场方向的等离子体温度要比沿着磁场的高出10倍或者20倍。这就好比有一桶水,从一个方向看它在沸腾,但是从另一个方向看它却是冰冻的。

取得太阳磁场第一手资料

太阳探测器的另一项重要任务是探测磁场及太阳的其他部分,以预测下一次喷向地球的太阳耀斑将发生于什么时候。

人们一直想弄明白为什么太阳每11年会转换一次磁性,从几乎没有太阳黑子的虚弱体转变成会喷射太阳耀斑的怪物,随后在再次转换磁性之前变回虚弱体。虞骏指出,黑子、耀斑,都跟太阳的磁场活动有密不可分的关系,这次,太阳探测器能够较近距离拿到第一手资料,对太阳及附近的环境、大气、磁场等进行一个详细的探测。

更准确地预测太阳活动

太阳和人类的日常生活是密切相关的,不光是给人类带来光和热,其实太阳的活动也可能给地球带来影响。小到极光爆发,大到地磁暴,甚至可能导致各种各样的灾难。此外,如果太阳活动爆发太强烈的话,有可能使大气层外不受保护的人造卫星大范围地失效。

探测器发射后,有利于更准确地预测太阳活动,提高大气层外空间天气预报的精度。

如今大家出行主要是通过GPS进行导航,GPS的卫星信号也有可能受到太阳活动的影响,从而导致GPS导航出错。虞骏说,探测器成功发射后,可能提醒你今天几点几分GPS会不准,开车要小心,这是对日常生活比较明显的影响。

顺路去看看金星

太阳探测器目前正由约翰—霍普金斯应用物理实验室建造。该实验室表示,太阳探测器附加任务是一项真正意义上的探索任务,探测器将靠近太阳,从亚音速级到超音速级观测太阳风的速度,它还将飞越最高能太阳粒子的诞生地。

虞骏在接受科技日报采访时说道:“为了能够靠近太阳,飞向日冕展开科学观测,探测器将先后7次飞越金星,借助金星引力进行减速。尽管探测器的主要任务是探测太阳,但经过金星的时候也会顺便对金星展开相应观测,增加我们对这颗行星的了解。”

虞骏表示,当太阳探测器靠近太阳时需要抵御超高温度,最近时可达到590万千米,比水星最靠近太阳时还要近7倍。这个距离大大超过了以前的所有探测器能够接近太阳的最近距离。

相关链接: 那些拜访过太阳的前辈们

其实早在上世纪60年代后,为探索太阳的秘密,世界各国就不遗余力发射各类太阳探测器。

如美国的轨道观测站、国际日地探险者、太阳峰年卫星以及苏联的预报号、质子号、宇宙号卫星等。美德联合研制的太阳神号探测器,在上世纪70年代中期曾抵达离太阳4000万公里以外的地方,观测了太阳表面及其周围空间。1990年,美国发射了尤利克斯号太阳探测器,这个重达385公斤,用钚核反应堆做动力的探测器4年后飞抵太阳南极并环绕飞行,第一次全方位观测了太阳。

 


科技日报 2016 8 2

60多年的“朝思暮想”或成现实

新探测器将与太阳近距离“亲密”接触

科技日报北京81日电 (记者刘霞)美国国家航空航天局(NASA)距离其“触摸”太阳的任务更近了一步。据NASA官网729日消息,“太阳探测器附加任务(Solar Probe Plus)”已通过设计审查,朝着2018年夏季发射迈出了坚实的一步。

“太阳探测器附加任务”将是首个飞入太阳上层大气并“触摸”太阳的任务,设计审查通过意味着,该任务将从构想和设计阶段变为最终的组装及完成阶段。接下来,负责这一任务的约翰霍普金斯应用物理研究所的工程师们将安装剩下的系统以及科学设施。

这一任务将发射一枚探测器,探测器会围绕太阳旋转24次,完成7次飞掠金星的旅行,从而距离太阳更近之后俯冲进入日冕(太阳的外层大气)。期间,探测器会与太阳“亲密接触”3次,每次距离太阳表面不足400万英里,从而成为迄今最接近太阳的航天器。

NASA表示,“太阳探测器附加任务”将收集太阳活动的数据,这些数据将帮助科学家们预测主要的太空天气事件,例如会破坏卫星和电线等影响地球生活的太阳耀斑等。该任务的首要目标包括追踪日冕发出的能量流、理解其加热机制;调查太阳风的加速原理等。

探测器也将携带很多科学设施,使科学家们能对磁场、等离子体以及高能粒子进行研究,并为太阳风拍照。一个4.5英寸厚的碳复合纤维护罩将保护探测器能耐受太阳表面的高温(约合1371摄氏度)而让内部设备保持室温。

据悉,按原定计划,这枚探测器将于2018731日在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地,由三角洲4号重型火箭携载发射升空,发射时间窗口持续20天。科学家们已对这一探测器“朝思暮想”超过60年,现在,技术的发展让一切变得可能。

“太阳探测器附加任务”是NASA“与恒星共生(LWS)”计划的一部分,LWS主要研究对人类社会生活有直接影响的日—地系统的各方面,由NASA戈达德太空飞行中心管理。

总编辑圈点

太阳看起来很平静,实际上无时无刻不在发生剧烈的活动。太阳由里向外分别为太阳核反应区、太阳对流层、太阳大气层。其中22亿分之一的能量辐射到地球,成为地球上光和热的主要来源。作为和人类联系最密切的天体,对太阳的探索一直考验着科学家,毕竟它的表面温度有5770K之高,这个数字意味着想要“触摸”太阳几乎是不可能完成的任务。NASA的太阳探测器实现了航天器耐高温材料的突破性进步,我们期待探测器给我们带回振奋人心的发现。

 


参考消息 2016 8 11

太阳风暴险致美苏开战

美国《大众科学》月刊网站810日报道古巴导弹危机曾让苏联和美国一度走到战争边缘。5年后,另一事件再次让这两个超级大国濒临战争边缘。

这一事件不涉及军事行动、秘密情报或革命。一场战争几乎因为太阳风暴而爆发。

在美国《太空天气》杂志发表的一篇论文中,研究人员描述了1967年太阳风暴对国家安全的影响,以及美国的太空天气警报系统。

这场太阳风暴发生在19675月中下旬,级别为最高级。那年5月的晚些时候,来自太阳的辐射波、磁场和从太阳上喷射出来的气体同地球大气层相撞,在短时间内干扰了美国在北半球的雷达系统,而这些雷达系统是用来监视来袭导弹的。

当时,对于雷达系统失灵的原因,可能性最高的解释似乎是苏联发动了一场协调一致的袭击,干扰了美国的雷达设备。美国军方进入高度戒备状态,直到当时成立不久的太阳活动预报中心的研究人员向有关官员通报信息,才平息了对一场即将到来的袭击的担忧。

论文第一作者德洛雷斯·克尼普说:“如果我们没有很早就在太阳和地磁风暴的观测和预报上倾注心力,那么(这场风暴的)影响可能会大得多。”

现在人们认为,1967年的大规模太阳风暴是太阳风暴预报领域的转折点之一。这场太阳风暴甚至导致南至新墨西哥州的地方都能看到极光。美国军方的通信中断了一周,从此,它开始认真对待太阳风暴造成的威胁。太空天气预测活动因而得到了更大的支持。

 


中国科学报 2016 8 11

太阳风暴曾险些引发美苏核战争

据新华社 冷战期间,苏联把导弹运进古巴,差点导致美苏发生核战争,这一事件被看作冷战的顶峰,史称“古巴导弹危机”。但鲜为人知的是,同样是冷战期间,一场强烈的太阳风暴也曾险些导致美国对苏联发动核战争,这一事件直到89日才首次由研究人员对外公布。

1967523日,一场强烈的太阳风暴对美国军方位于北极的雷达与无线电通信造成强烈干扰。这些雷达是美国弹道导弹预警系统的一部分,用于监测苏联的导弹。美国地球物理学联合会下属《太空天气》杂志89日刊登的一篇论文说:“这样一场强烈、以前从未有过的无线电暴被解读为干扰,冷战期间的军事指挥官把全面干扰监测仪器视为潜在的战争行为。”

这篇由美国科罗拉多大学研究人员完成的论文采访了当时参与预报与分析太阳活动的美军方人员,并查阅了非保密文献。论文写道,上世纪60年代,为防止苏联突然发动核战争,美国空军始终有一部分载有核弹头的战机飞在天上。美军军方指挥官不知道这次干扰的罪魁祸首是太阳风暴而非苏联,于是下令使战机进入战斗准备状态。

幸运的是,美国军方从上世纪50年代末就开始的太阳活动及其对地球电磁干扰的研究,最终阻止了这场潜在的军事冲突。

1967年,由美国和加拿大共同组建的北美空防司令部每天接收好几个观测站提供的太阳活动信息。523日太阳风暴发生时,太阳耀斑极其强烈,能在地面用肉眼观测到,造成了20世纪有记录以来最大的无线电暴。在无线电暴之后约40小时发生的地磁暴对美国的无线电波干扰持续约一周;这场地磁暴如此强烈,以至于通常只能在北极圈看到的极光在美国南方的新墨西哥州也能看到。

已退休的阿诺德·斯奈德上校是北美空防司令部当天值班的太阳活动预报人员,他记得作战指挥室询问是不是有什么太阳活动正在发生,于是很激动地回答:“是的,半个太阳都被吹走了。”稍后,他汇总美国空军航空气象处提供的信息,提交了一份详细报告。这一报告立即被转给军方作战指挥官,以及甚至可能包括时任总统约翰逊在内的政府最高层,及时“让紧绷的神经放松下来,战机发动机重新冷却,回到正常警戒状态”,一场潜在的灾难性军事冲突与人类擦肩而过。

负责研究的科罗拉多大学空间物理学家德洛尔·克尼普在一份声明中写道:“如果不是我们很早就投资进行太阳与地磁风暴的观测与预报,那么这场风暴的影响可能要严重不知多少倍。”

这场太阳风暴的直接后果是,美国军方从此把空间天气视为一项作战关注指标,并建立了一个更强大的空间天气预报系统(林小春)

 


参考消息 2016 8 12

轰炸大气层可抵御太阳风暴?

美国《大众科学》月刊网站811日报道】题:可以轰炸大气层来抵御太阳风暴吗?

夜晚对广播收听者——尤其是位于播送范围边缘的收听者——说是仁慈的,当无线电波到达大气层的电离层,它们可以弹回地球。在有些夜晚,电离层充满自由电子,这意味着,无线电信号可以走得更远。

美国空军对复制这一效应感兴趣。

虽然拥有稳定的大量自由电子的电离层可以帮助人们在某个大学广播电台的播送范围边缘收听这个电台,但这或许不是美国空军的兴趣所在。充满电子的电离层意味着,军方使用的无线电有着更大的播送范围,并且它或许会为全球定位系统(GPS)信号提供一些保护,使之免受太阳风暴的影响。

那么,美国空军打算如何创造这种电子密度?

那就是让小型卫星用等离子体轰炸天空。

这个计划还处于早期阶段。有三个团队正在建造不同的立方体卫星。最终目标可能是根据需求打造一系列立方体卫星,它们可以在需要的时候加强电离层。但首先,这些同空军签订合同的团队必须证明有关科学原理会奏效。只有到那时,才能开始轰炸电离层。

 


中国科学报 2016 8 22

太阳活动如何影响地球大气温度?

本报记者 沈春蕾 通讯员 康丽

地球从地表向外,分为对流层、平流层、中间层、热层等。中间层位于50公里到85公里左右的高度范围,该层内因臭氧含量低,同时能被氮、氧等直接吸收的太阳短波辐射已经大部分被上层大气所吸收,所以温度垂直递减率很大,对流运动强盛。中间层顶附近的温度约为160开;空气分子吸收太阳紫外辐射后可发生电离,习惯上称为电离层的D层;有时在高纬度,夏季,黄昏时有夜光云出现。

日前,中科院安徽光学精密机械研究所(以下简称安徽光机所)大气光学中心研究员魏合理课题组唐超礼博士等利用200112月发射的TIMED卫星上搭载的SABER观测仪所探测的20022015年共14年的全球温度廓线数据,系统地分析了中间层顶温度对太阳活动响应的分布,从大量的统计数据中发现了地球大气中间层顶平均冷点温度与太阳活动变化的密切关系,首次获得了全球范围中间层顶温度对太阳活动的响应系数及其随纬度和经度的分布规律,发现了中间层顶区域的温度结构和能量的动态平衡也具有11年周期性的规律,这与太阳活动周期11年相一致。

该研究对认识太阳活动对地球上层大气的影响具有重要的意义,对建立和检验全球的中高层大气模式具有重要的参考价值。其研究成果发表在美国地球物理协会(AGU)的《地球物理学研究—空间物理》杂志上。

魏合理告诉《中国科学报》记者:中、高层大气的热结构和能量平衡主要受到太阳辐射的控制,温度是描述中、高层大气状态和扰动的关键物理参量,而中间层顶是中、高层大气中较敏感活跃的区域,是地球大气中最冷的区域,是低层大气和高层大气中物质传输、物理化学反应及能量交换等复杂动态过程的必经区域。“所以,中间层顶是中、高层大气研究中关注度极高的部分。”据魏合理介绍,目前可查资料显示,仅有通过局部范围内的遥感(如激光雷达、气辉以及卫星的局部地区)观测数据获得一定区域的中间层顶温度对太阳活动的响应系数。

魏合理还指出,太阳11年周期性活动对中间层顶区域大气物理、化学以及传输等有着重要的影响,系统研究中间层顶温度随太阳活动的变化及其全球分布对进一步认识中、高层大气有着重要意义。虽然地基遥测手段测温(如激光雷达)有着分辨率高等优势使得它较早地被用于中间层温度的探测和大气动力学的研究中,但是单站的地基遥测不足以揭示中间层顶温度和高度的全球分布变化。星载遥测测温技术使我们能够系统研究中间层顶温度全球分布以及对太阳响应的变化。

 


科技日报 2016 8 29

一周国际要闻:NASA与失联两年的航天器重获联系

NASAStereo-B是价值5.2亿美元的Stereo太阳探索任务的一部分,目标是给太阳进行正反面拍照。其于2006年发射,但在2014101日因故障与地面失去联系。神奇的是,时隔两年之后,NASA又重新收到了Stereo-B的信号。由于其在太空中服役及漂流的时间已近十年时间,NASA如今需要弄清楚它是否还能完成原先的任务。 (本栏目主持人 张梦然)  

 

 

 

 

科技日报 2016 9 4

虽无盛名,却在推动科学的“半边天”(节选)

——改变科学面貌的12位女科学家

太阳(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

塞西莉亚·佩恩-加波施金:发现太阳由氢和氦气组成

 

塞西莉亚·佩恩-加波施金:

发现太阳由氢和氦组成

塞西莉亚·佩恩-加波施金(1900年—1979年),美籍英国女性天文学家,1925年首次提出太阳主要由氢和氦组成,虽然这和当时的传统看法相左。

加波施金于1919年获得奖学金进入剑桥大学纽纳姆学院学习物理、化学和植物学,后因听了亚瑟·爱丁顿的演讲,讲述他在非洲拍摄日全食照片,其中太阳旁两颗星的位置能帮助确定阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论。这激起了她对天文的兴趣,并因此改变了研究领域,成为爱丁顿的学生。她在剑桥大学完成了学业,但当时女性无法获得学位。

在同哈佛大学天文台台长哈罗·沙普利见面后,加波施金于1923年前往美国攻读天文研究学位,沙普利也成为她博士论文的指导教授。天文学家奥托·斯特鲁维称,她的论文是“所有天文博士论文中最卓越的”。

1956年,她成为哈佛大学文理学院首位女性正教授,之后成为天文系主任,也是哈佛大学首位女性系主任。取得博士学位后,加波施金研究高光度恒星以了解银河系的结构,之后和丈夫一起对亮度高于视星等10等的恒星进行巡天观察。接着她和助手一起对125万颗变星进行研究,拍摄了100多万张变星的图像;不久这项工作延伸到了麦哲伦云,又增加了200万颗恒星。这些资料都有助于了解恒星演化。

 


科技日报 2016 9 29

我空间天气数值预报模式初步构建

科技日报北京928日电 (记者唐婷)“我们围绕空间天气物理过程、预报模式等取得了一批原创性成果,初步构建了我国空间天气数值预报模式,为载人航天、探月工程等提供了及时、高效的空间天气预报服务。”中科院国家空间科学中心研究员王赤表示。28日,由他担任首席科学家的国家973计划项目“基于子午工程和双星计划的地球空间天气数值预报建模研究”的课题结题验收会在京举行。

和地球天气一样,空间环境也常常会出现一些突发的、灾害性的空间天气变化,有时会使卫星运行、通信、导航和电力系统遭到破坏。揭示灾害性空间天气的整体变化规律,是极富挑战性的国际前沿课题之一。“提供高精度、高时变的空间天气数值预报是我们努力的方向,在国际空间环境服务机构的16个区域预警中心里,我们的综合预报能力位居前列。”课题组成员、中科院国家空间科学中心研究员刘四清表示。

为天宫二号等重大航天工程提供空间天气预报是刘四清团队的工作重点之一。“在天宫二号发射至神舟11号飞船顺利返回地面的过程中,我们将24小时不间断进行空间环境监测,每天提供3次预报产品。针对交会对接任务高精度的轨道预测需求,提供空间环境参数预报产品。”刘四清介绍。在天宫二号发射前,他们还做了为期半年的天宫二号发射窗口安全期预报,对太阳黑子数、质子事件等进行了长期预报。据悉,该项目实施期间,还推动了中欧联合空间科学探测任务——太阳风—磁层相互作用全景成像卫星的立项。

 


中国科学报 2016 11 2

宇宙射线威胁空间天气卫星

太阳(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

DSCOVR在距离地面150万公里的地方监测空间天气。

图片来源:NASA

 

自运行之日起,美国空间天气卫星今年连续5次短暂失联,该卫星的目标是对即将到来的太阳风暴向地球做出预警。其载荷计算机可能因为银河系宇宙射线暂时出现故障。

深空气候观测站(DSCOVR)于1011日停止运行。在此情况下,它出乎意料地进入“安全控制”状态,其间科学数据停止流动,工程师需设法恢复探测器。总体来说,DSCOVR空间天气预测设备的失联时间从20151028日开始已累计超过42小时,美国国家海洋与大气管理局(NOAA)的这个探测器来自美国航天局(NASA),后者负责建造并发射该卫星。

每次通讯中断仅持续数小时,整体故障停机时间占其在太空中停留时间的0.48%,远低于NOAA对探测器至少需要在96%的时间工作的要求。NOAA科罗拉多州博尔德空间天气预测中心天气预报办公室主任Robert Rutledge表示,1011日的中断联系并未严重影响该探测器对数天后到达的微地磁风暴的预测。

但这些中断意味着DSCOVR可能会在较大的太阳风暴干扰时失联,导致科学家难以察觉即将到来的袭击。“它们有问题吗?是的。”博尔德中心太阳物理学家Douglas Biesecker说。

其他太阳物理学探测器也可以监测太阳喷发,但DSCOVR从其重力稳定L1点(在太阳方向距离地球约150万公里)可以传递独特的信息。该探测器载荷仪器可直接测量其速度、磁场和其他来自太阳的带电粒子的特征。那些数据可更好地预测当太阳风暴袭击地球时会发生什么,比如干扰电网或损坏卫星电子设备。

DSCOVR2015211日发射,数月后经历了首次中断,其载荷计算机自然重启。平均来看,这样的“安全控制”每74天发生一次,但其中有两次之间仅间隔了8天。而且,它们并未与太阳风暴存在关联(冯维维)

 

 

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