点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:打造洞察太阳的火眼金睛
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

打造洞察太阳的火眼金睛

来源:光明网2021-04-01 16:07

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  太阳是最接近人类的一颗恒星,是人类认识亿万恒星、星系乃至宇宙的一个起始点。

打造洞察太阳的火眼金睛

图1. 太阳在银河系的位置(图源:ESA)

  太阳会产生剧烈的爆发现象,称为日冕物质抛射和太阳耀斑,向行星际空间抛出数十亿吨等离子体物质,发射高能粒子和高能辐射,从而对地球和空间环境造成干扰。

打造洞察太阳的火眼金睛

图2. 太阳耀斑(图源:SDO卫星)

打造洞察太阳的火眼金睛

图3. 日冕物质抛射(图源:SOHO卫星)

  太阳活动涉及磁重联、粒子加速和等离子体抛射等基本物理过程,这些过程在恒星耀发、伽玛射线暴和吸积盘喷流等天体活动现象中都存在。因此,研究太阳活动有两个重要意义,一是准确预报地球附近的空间天气,二是准确理解天体中的基本物理过程。

打造洞察太阳的火眼金睛

图4. 全日面太阳像(图源:SDO卫星)

  太阳的特殊地位还在于,它是唯一一颗可以进行高空间分辨率和高偏振精度测量的恒星。因此,研制大型的太阳望远镜是推进太阳物理研究和天文学研究的必要途径。

  经过多年的调研和论证,“2.5米大视场高分辨率太阳望远镜”(Wide-field andHigh-resolution Solar Telescope, 简称WeHoT)项目于2019年10月12日正式启动建设。该项目的构想是方成院士于2013年提出的。项目由南京大学牵头,中科院南京天文光学技术研究所、云南天文台、紫金山天文台参与合作,计划于2025年前后研制完成。届时,WeHoT将是世界上最大的轴对称太阳望远镜(美国4米DKIST望远镜是偏轴设计)。

打造洞察太阳的火眼金睛

图5. WeHoT设计简图(图源:中科院南京天光所)

打造洞察太阳的火眼金睛

图6. WeHoT启动会现场(图源:WeHoT项目组)

  太阳活动的根源是磁场。太阳磁场产生于太阳内部的发电机过程。内部产生的磁场浮现至表面。太阳大气复杂的运动加剧了磁场的复杂性,从而积累起巨大的自由能,酝酿一次又一次太阳爆发。

打造洞察太阳的火眼金睛

图7. 太阳光球磁场(图源:SDO卫星)

打造洞察太阳的火眼金睛

图8. 太阳爆发的三维磁流体力学模拟(图源:ApJ、NatCo)

  WeHoT的一个基本任务就是通过多波段、多层次、高分辨率的磁场和光谱观测,研究活动区的起源和演化、太阳爆发的储能和触发机制、能量释放和输运机制、加热和动力学演化等问题。

打造洞察太阳的火眼金睛

图9. WeHoT主镜镜坯(图源:WeHoT项目组)

  太阳爆发涉及到各种不同尺度的过程,观测时既需要高分辨率,也需要比较大的视场。目前世界上正在运行的大型太阳望远镜虽然可以提供高分辨率的观测,但其视场大小一般只有2―3角分。特别是在采用自适应光学后,有效视场仅1角分或更小,完全不足以覆盖整个活动区或一次较大规模的爆发现象(5角分以上)。这就严重限制了我们对太阳爆发的全面了解。

打造洞察太阳的火眼金睛

图10. 7角分的视场(黄色圆)可覆盖常见的太阳活动区(图源:BBSO/GST望远镜)

打造洞察太阳的火眼金睛

图11. 大视场、高分辨率的观测才能揭示大耀斑的完整演化过程(图源:SDO卫星和BBSO/GST望远镜)

  如何兼顾高分辨率和大视场是现代天文望远镜研制的关键技术。WeHoT采用了苏定强院士等人提出的SYZ折轴光路设计,采用具有超大视场的地表层自适应光学(GLAO)校正模式,预期在视宁度较好的情况下能达到7角分的有效视场。兼顾大视场和高分辨率正是WeHoT区别于其它大型太阳望远镜最重要的特色,对太阳活动的研究意义重大。

打造洞察太阳的火眼金睛

图12. 正在运行和计划中的大型太阳望远镜的视场和分辨率对比(图源:WeHoT项目组)

  WeHoT的另一个特色是它还兼顾了夜天文的观测。由于其创新的设计,只要简单切换光路系统,它在夜间依然可以正常工作。WeHoT能快速调整指向,因此能对时域天文学研究做出重要贡献,观测目标包括超新星和光学瞬变星、伽玛射线暴、黑洞潮汐瓦解事件、引力波光学对应体、双超大质量黑洞以及系外行星等。

打造洞察太阳的火眼金睛

图13. 超新星爆发(图源:ESO)

打造洞察太阳的火眼金睛

图14. 引力潮汐撕裂事件(图源:Sophia Dagnello / NRAO)

  WeHoT具有先进的设计理念和技术指标,它将提供前所未有的太阳活动的全面和精细的图像,无疑将成为洞察太阳的火眼金睛,是揭示太阳活动区和太阳活动起源的利器。同时,WeHoT也将为我国天文学人才培养做出重要贡献。(赵宇豪)

  作者简介:南京大学WeHoT项目组,主要成员包括方成院士、丁明德教授、陈鹏飞教授、李臻高级工程师、郝奇副教授、吴伟副研究员、朱沁虞助理研究员。

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 湖北秭归屈原祠展陈焕新升级

  • 雪山下的足球课堂

独家策划

推荐阅读
历时8年、由全球多个机构38位科学家共同完成的一项国际研究发现,线粒体并非通过简单扩散为细胞核提供能量,而是铺设“专线”供能,即通过一种此前未知的直接物理连接将能量分子定向输送至细胞核。
2026-06-18 10:33
近日,2026年上海国际养老、辅具及康复医疗博览会落幕。本次展会直观印证,人工智能既是夯实基础养老保障的务实抓手,更是释放银发经济增长潜力的核心引擎。
2026-06-18 10:32
奇索姆不会中文,叶子不会英文,但这并没有妨碍两人在短短几分钟内就交上了朋友,她们的“秘密武器”正是人工智能(AI)。
2026-06-18 10:29
高精度感知技术如何打破实验室的“围墙”,深度融入我们的日常生活?答案,就藏在量子科技与芯片工程的交汇点——让量子“住”进芯片。
2026-06-18 10:28
如各大顶尖研究型高校一样,数学学科的全球竞争力需要长期稳定的支持,时间会证明数学研究和人才培养的后劲十足。
2026-06-18 10:24
与依赖相对固定会话管理结构的传统5G核心网络不同,新技术引入AI驱动的预测与控制能力,可根据不同业务需求实时优化会话管理、数据传输路径和服务质量,实现网络资源的动态调度。未来,团队还计划开发支持低轨卫星通信的核心网与传输网融合技术,构建融合业务、计算和网络的新一代6G核心架构。
2026-06-17 09:32
荷兰阿姆斯特丹大学医疗中心研究人员宣布,他们开展的全球首例针对遗传性疾病的体内CRISPR疗法三期临床试验取得成功。这把“剪刀”,为许多遗传性疾病患者剪开了新天地,预示着遗传病治疗或将从“延缓病情”迈向“治愈疾病”的新时代。
2026-06-17 09:28
交通运输是维系国民经济运行的重要基础,在碳排放总量中,交通运输领域占比高、减排难度大。针对水路运输降碳难题,我国正聚焦核心技术攻坚、示范船舶落地、配套体系完善,多措并举突破行业绿色转型壁垒。
2026-06-17 09:23
未来产业培育周期长、市场风险大,单一政策工具难以奏效,必须构建覆盖全生命周期、多元主体协同发力的政策矩阵。未来产业发展涉及面广、风险点多、迭代速度快,必须突破条块分割,构建集中统一、协同高效、安全可控的现代化治理体系。
2026-06-17 09:18
深海水虱是一种生活在深海的巨型甲壳动物,在缺乏稳定食物供给的情况下可存活五年之久。深海环境黑暗、寒冷、食物极度匮乏,如何克服寡营养环境对生存的威胁是深海生物面临的最大挑战。
2026-06-17 09:15
韩国首尔国立大学工程学院科学家研制出一款高性能有机发光二极管,集成了高导电性透明金属电极,透光率超过93%,有望在先进显示器等众多领域大显身手。所得器件兼具优异的透明度与电致发光性能,底层的有机层也安然无恙,充分彰显出该技术在下一代透明显示应用中的巨大潜力。
2026-06-16 09:27
《自然·医学》杂志15日报道了一种皮质内脑机接口(BCI)突破。该参与者累计使用该系统超过3800小时,共发出183060个句子(近200万词),平均每分钟56词,其中92%的句子被评定为“基本正确”或更佳。
2026-06-16 09:26
未来产业是科技创新和产业创新深度融合的产物,是技术突破催生的全新赛道,对于发展新质生产力具有先导性、引领性作用。未来产业的根基在于创新,没有源头创新,就没有未来产业的萌芽;没有持续创新,就没有未来产业的壮大。统筹科技自立自强与全球创新合作是夯实未来产业发展根基的关键。
2026-06-16 09:25
随着高密度发射成为常态,力箭一号火箭控制系统逐步实现软、硬件产品全链路自主可控。“目前,箭上配套设备缩减50%,地面设备削减80%,火箭电测周期由原来的1个月压缩到1周以内。
2026-06-16 09:23
作者:尚俊杰、王淑文(分别系北京大学教育学院副院长兼学习科学实验室执行主任、中国高等教育学会学习科学研究分会常务副理事长兼秘书长;将学习科学的研究成果深度融入AI教育系统的设计、开发与应用全过程,是提升教育质量、避免技术滥用的关键。
2026-06-16 09:22
数据显示,今年4月,中国汽车出口继续保持快速增长,同比增长超过70%,其中,新能源汽车表现最为亮眼,当月出口43万辆,环比增长16%,同比增长约110%。在海外社交媒体上爆火的“中国汽车”标签,以一种独特的方式为中国的全球气候治理贡献写下新注脚。
2026-06-16 09:17
随着人工智能技术的不断突破和应用场景的加速拓展,AI相关领域人才需求攀升将成为未来较长一段时间内劳动力需求的重要趋势特征。企业作为劳动力市场的需求主体,也应主动应对AI技术变革,推动内部数字化转型,提升生产效率。
2026-06-15 09:17
智能经济带来的技术提升,不是对传统产业的简单替代,而是通过“人工智能+”行动实现全方位赋能。面对全球人工智能治理规则正在形成的窗口期,我国既要在技术上对标一流,更应在治理上贡献智慧,助力全球AI治理变革。
2026-06-15 09:16
过了芒种,在河南省获嘉县照镜镇樊庄村,村民宋其文家里的麦田已开镰,但他不慌不忙,心里稳得很。宋其文感受到的智慧灌溉来源于水肥一体机搭载的作物高效用水智能决策系统,在那里,天空地数据持续搜集,不断优化生成实时灌溉决策方案。
2026-06-15 09:16
在率先落地的机器人、数字人营业性演出场景中,符合条件的经营主体可将机器人、数字人作为演职人员纳入管理范畴。”  北京经开区有关负责人表示,下一步将持续优化试点流程、稳步扩大试点范围,做到放而不乱、管而有序、服务到位,全力扶持新业态、培育新主体、壮大新产业。
2026-06-15 09:15
加载更多