利用日全食将能揭示:太阳“黑暗”和“暴风雨”的一面!

来源:快报
责任编辑:李志喜
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在天文观测中,有一句俗语:祝你好运,天空晴朗。对于像研究人员这样的日食追逐者,这一点尤其重要,因为一场日全食只有两分钟的时间,没有第二次机,一小片云彩就能毁掉一切。成千上万的游客和几十位科学家前来观看日食,对他们来说,日食是观察太阳延伸大气(即日冕)的一个独特机会。就像地球一样,太阳也有大气层和磁场,磁场向太空延伸到很远的地方。

日冕是由分离的质子和电子组成的等离子体,温度高达100万摄氏度或更高。在这种高温、磁化等离子体的陌生环境中,物理学的行为方式人们知之甚少。在地球上的安全可能取决于更好地理解它——日冕中的爆炸事件可能对地球产生巨大的潜在危险影响。有一种物质从太阳的这一层源源不断地流向星际空间,这种物质被称为太阳风。科学家们第一次发现它是1859年在太阳耀斑之后,地球上出现了强烈的极光——也被称为北极光或南极光。

显然,它们的亮度足以让人们在晚上看清报纸,这被称为“卡灵顿事件”——耀斑产生的电流对电报系统造成了破坏。随着社会越来越依赖科技,了解太空天气并能够预测它比以往任何时候都更重要。太阳的爆发会破坏和破坏航天器、电力系统、航空、通讯和GPS系统。在适当的条件下,比如1859年的太阳耀斑喷发,可能会对全球经济造成数千亿美元的巨大破坏。

太阳的“黑暗面”

在日食外部,太阳日冕被直接来自太阳可见表面(光球层)的极其明亮的光所遮蔽。光球比日冕中最亮的区域还要亮100多万倍,所以观察日冕有点像研究一只萤火虫在灯塔附近盘旋的行为。科学家们将花费数年时间和大量资金,为这两分钟的日全食现象做准备。当月亮经过太阳的前面,挡住了太阳明亮的光斑,并在地球上投下深深的阴影时,就会发生日全食。

在几个小时的过程中,阴影掠过地球表面的速度比协和式飞机还要快。“整体之路”(阴影所经过路径的名称)是如此之大,这条阴影跨越了海洋和大陆。幸运的是,日冕在日全食时展现出它所有的光辉。在这种情况下,“运气”这个词用得很恰当。想象一下,如果一颗有智能生命的有人居住行星上有一颗大小和距离都合适的卫星,那么它出现在天空中的大小和距离都是一样的,这样它就能遮住太阳。

当月球覆盖了太阳明亮的圆盘时,周围大气看起来就像一个微弱的光环,延伸的光线像皇冠一样从太阳向外照射——因此得名日冕。为了安全观察太阳并在日食期间研究日冕,需要光谱仪中的特殊过滤器。光谱仪通过一个狭长入口狭缝接收来自日冕的光,在日食期间,狭缝扫描来观察整个日冕。光根据波长被分成三个通道,然后分散到探测器上,探测器记录了等离子体的密度和温度——科学家们无法通过其他方式获得这些信息。

作为从卫星上观测太阳任务的一部分,光谱仪最终可能驻留在太空中,持续观测日冕。科学家们可以重建日冕的磁场、等离子体和其他特征,最终弄清楚这个极端而神秘的环境,并帮助地球为它的情绪波动做好准备。利用日全食的机会来了解太阳的隐藏层,它可以极大地影响地球上的生命。与太空任务相比,它也相对便宜,可以帮助科学家开发新的太空探索工具。

博科园|文:Huw Morgan/The Conversation

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