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量同比大气湍流会限制观测分辨率及降低测量精度。中煤能增将日地相互作用模型应用到理解系外行星大气中生命信号探索。不仅如此,源6月太阳黑子的活动对地球磁场和无线通信也有很大影响。我国即将投入试观测的1米中红外望远镜AIMS将在磁场测量精度方面居于国际领先水平,煤炭销相关科学成果同样值得期待。
第二个问题:日冕为什么会那么热? 和地球一样,太阳也可从内到外分成很多层次,分别为日核(其温度约1500万℃)、辐射区(约700万℃)、对流区(约200万℃)、光球(数千℃)、色球(数千至数万℃)、日冕(百万℃)。而日冕加热问题,则需在此基础上发展新的观测理论和方法,比如突破日冕磁场测量的技术瓶颈。
因此,描绘太阳活动在日地空间传播和影响的完整物理图像,是当代日地物理最前沿的科学问题,也是各个科技大国的迫切需求。而羲和号太阳探测科学技术试验卫星的成功发射却让人们认识到,其实我们对太阳系的了解还远远不够。日前成功发射的太阳探测科学技术试验卫星羲和号,就是我国太阳探测的重要成果之一。在黄道面(如能联合太阳极轨观测更佳)安放多颗卫星,实现对太阳-地球空间的全方位立体探测,力争理解日地空间这个超级复杂系统的行为和机理,一方面可以满足国家在日地空间环境监测预报方面的战略需求,另一方面为系外行星空间天气宜居性的研究提供观测和理论基础。
然而,太阳磁场是如何产生的?太阳磁场主导的太阳活动为什么会有周期性的变化?这些问题被称为太阳活动周期起源之谜,这是太阳这个高度非线性和复杂系统的本质问题,目前科学界仍然不能给出明确解释,被《科学》杂志列为当代人类社会面临的125个最前沿科学问题之一。太阳观测永远都在追求高时间分辨率来看清演化的详细过程,追求大口径以提高分辨率来看清演化的空间细节,追求高光谱分辨率以探寻更细致的太阳大气辐射过程,追求高偏振精度以获得更精确的太阳磁场测量结果。而要开展这些研究,将太阳作为一个恒星的整体空间天气行为研究就显得尤为重要,它是系外行星空间天气宜居性研究的基础。但是受到目前的观测能力、技术手段等局限,人类对太阳磁场的了解还不够深入。
除了上述科学问题,了解太阳还有很多重要用途。同时,在太阳活动周起源、高速太阳风起源等重大科学问题研究中抢占先机。
为了达到这样的目的,各国科研人员都使出了浑身解数。目前国际上最先进的地基太阳望远镜是美国的4米DKIST。
事实上,对于太阳和恒星磁场自身性质的认识也是一个重要的科学问题。空间太阳探测伴随着人造卫星上天而兴起,到20世纪90年代进入黄金时期,多个重量级太阳卫星发射,取得诸多重要科学成果。1859年发生的卡林顿太阳耀斑事件,导致了剧烈的地磁扰动并严重破坏了当时人类社会的高技术系统全球电报网络,使得人类第一次认识到太阳活动对地球空间环境的影响。这种困难相当于两个个头差不多的人看不见对方的头顶。美国国家航空航天局(NASA)《太阳物理以及空间物理发展报告》中也明确指出,太阳探测主要目标是为了更好地理解日地系统、预测空间环境变化及其产生的社会影响。第三个问题:如何对太阳活动的日地物理传播过程和行星际效应进行实时观测和预报? 这是保障近邻空间的高技术设备和深空探测顺利进行的至关重要的应用需求。
太阳磁场内禀性质研究,其实是太阳磁场测量历史中的一个世纪难题,攻克这个难题需要实施空间大口径太阳光学望远镜计划。但我们已经开始追赶的脚步我国的风云气象卫星已发布了中国第一次的太阳极紫外观测图像,借助双超高技术卫星平台搭载太阳H望远镜的羲和号已经成功升空,这些事件标志着我国开始了追赶国际先进行列的历程。
关于太阳还有很多重大的未解之谜,其中最主要的有三大科学问题。进入21世纪,国际上已经有数台一米级的太阳光学望远镜投入运行,包括瑞典1米SST、我国1米NVST、德国1.5米GREGOR等。
时不我待,期待中国的太阳观测研究尽早步入世界之巅。如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的来源,并自负版权等法律责任。
研究表明,太阳极区的磁场和流场在太阳活动周演化中起着至关重要的作用。在地球上,地面太阳观测具有升级灵活、成本较低、可持续性强的特点。在上述三大科学问题中,磁场都起着至关重要的作用。2003年10月的重大太阳活动事件,造成全球范围短波通讯中断,超视距雷达、民航通讯中断,瑞典电网中断1小时,GPS导航出现故障,多颗科学卫星数据丢失。
由于这些重大科学机遇,国际空间探测的下一个竞争热点必然是太阳极轨探测。未来规划方面,可以媲美或者超越DKIST的项目以我国的8米CGST、欧洲4米EST为代表,但均处于推进立项阶段。
不识庐山真面目,只缘身在此山中,目前,这方面的研究还亟待加强。而依靠国家探月和深空探测、载人航天等带来的硬实力提升,我国也已经具备了实施重大太阳探测任务的技术实力。
可以看到,太阳的温度结构和地球越往外温度越低明显不同,太阳大气最外层的日冕呈现反常的高温状态,这违背了热力学第二定律,如何解释日冕的加热机制是天体物理的重大科学难题,被《科学》杂志称为天体物理学中八大未解天文之谜之一。完善这方面的观测数据,从而完成有关太阳活动周起源的发电机模型的最后一块观测拼图,有望为这一科学问题的研究带来重大突破。
例如将太阳发电机模型的概念引入到恒星、星系发电机过程用于解释恒星和星系的磁场起源和演化。(作者:邓元勇 杨尚斌,分别系中国科学院国家天文台研究员、副研究员) 特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性。2017年,中科院空间科学先导专项正式启动了先进天基太阳天文台卫星工程ASO-S项目。同时,太阳对地球有巨大影响,其总辐射变化(缓慢、时间尺度大)调控地球长期气候变化,太阳耀斑等剧烈活动(剧烈、快速)导致的太阳风暴则可能对航空航天、导航通讯等高技术系统及远距离输油、输电、输气等系统造成灾害性后果。
目前,ASO-S项目已经转入正样研制阶段,将于2022年发射。第一个问题:太阳活动为什么会有周期性? 太阳活动现象的原动力来自太阳上的磁场,其强磁场结构的表征是太阳黑子,也是太阳光球上的相对低温区域
该研究由中科院近代物理研究所主导,联合日本东京大学、英国爱丁堡大学、意大利INFN实验室等单位共同完成。理论家预言,在所有的(,p)突破反应中,22Mg(,p)25Al反应率对X射线暴光变曲线的影响最大。
微信公众号、头条号等新媒体平台,转载请联系授权。相关研究成果发表于《物理评论快报》。
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