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

  • 习近平出席2025年上合峰会国际贵宾欢迎宴会

  • 习近平主持“上海合作组织+”会议并发表重要讲话

独家策划

推荐阅读
记者近日从国家发展改革委获悉,围绕《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》(以下简称《意见》),相关部门将制定出台一系列配套文件。具体来看,一方面将围绕《意见》提出的6大行动若干重点行业领域,分别制定“人工智能+”具体实施方案,进一步细化各行业目标任务、重点方向和工作举措。
2025-09-01 09:56
8月26日,国务院印发《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》。大力发展智能农机、农业无人机、农业机器人等智能装备,提高农业生产和加工工具的智能感知、决策、控制、作业等能力,强化农机农具平台化、智能化管理。
2025-09-01 09:55
生产车间里,抽气泵凹槽上蒸汽弥漫,极细的金属导体经过氯化液处理,三次涂漆后,再附上绝缘漆膜,最终制成直径仅0.012毫米的成品电磁线。 银西产业园甘肃康视达隐形眼镜有限公司的厂房内,智能化生产线高效运转,无人搬运车有序穿梭,整个流程高度自动化。
2025-09-01 09:53
江南大学是一所以轻工特色见长的“双一流”建设高校,发酵工程学科凭借深厚的学科积淀和前瞻性布局,成功跻身国家“A+”学科行列。学校与发酵行业龙头企业共建16个联合研究中心,聘请16名教授级高工和国家级科创人才担任工程技术导师,推动研究生深入产业一线。
2025-09-01 09:52
在山东省大学生创新大赛(2025)暨中国国际大学生创新大赛(2025)山东赛区比赛中,哈尔滨工业大学(威海)材料科学与工程学院参赛队共荣获10项金奖、1项银奖。 山东省特种焊接技术重点实验室是山东省焊接领域唯一的重点实验室,突出在特种环境、特种材料以及特种结构方面的焊接技术及装备制造研究。
2025-09-01 09:51
当前,全球科技革命与产业变革加速演进,人工智能(AI)正从“辅助工具”跃升为驱动社会变革的核心引擎。
2025-08-29 09:40
中国科幻完成了从文学、影视到互动娱乐的全产业链突破,步入业态融合与创新驱动的关键阶段。科幻阅读作为科幻产业链上游的基础产业,需率先探索高质量发展路径。
2025-08-29 09:38
作为太阳系中目前已知唯一拥有生命的天体,地球宜居性的形成与演化是地球系统科学研究的核心议题。
2025-08-29 09:35
国家气候中心统计数据显示,截至8月28日,华北雨季已持续55天,较常年雨季长度(30天)明显偏长。截至8月25日,华北雨季监测区累计雨量较雨季常年值偏多131%。
2025-08-29 09:18
8月29日是七夕节,在古代神话中,牛郎和织女因为被天上的银河隔开,只有在每年农历的七月初七才能通过鹊桥相会。那么,银河到底有多宽?
2025-08-29 09:17
浙江大学物理学院王浩华团队、杭州国际科创中心郭秋江超导量子计算团队联合清华大学邓东灵团队,在百比特超导量子芯片上观测到,“预热化”机制能有效抵御热激发扰动,使有限温度下的拓扑边缘态展现出了足够的稳定性,为保护脆弱的量子信息提供了新可能。
2025-08-28 09:47
6G时代,无论在城市楼群还是偏远山区,都需要数据的高速传输和快速接入,但基于纯电子技术的传统无线设备带宽受限、频段单一,难以动态调度频谱资源。
2025-08-28 09:47
8月26日,《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》发布。为何要出台这份文件?这份文件重点说了些什么?记者采访了国家发展改革委参与文件起草的专家。
2025-08-28 09:45
从“人工智能+”发展进展来看,朱克力认为,在政策层面,形成了举国体制,算力基础设施、数据供给、人才体系等基础支撑全面强化。
2025-08-28 09:37
工业和信息化部近日印发《关于优化业务准入促进卫星通信产业发展的指导意见》。意见明确,鼓励卫星通信在工业、农业、交通、能源、城市治理等各行业各领域创新应用。
2025-08-28 09:35
8月26日,国新办举行“高质量完成‘十四五’规划”系列主题新闻发布会,介绍“十四五”时期能源高质量发展成就。
2025-08-27 09:36
王蜜所在团队养蜗牛的装置和她用指甲油给蜗牛壳做的标记(首次发表,非授权禁止转载)。在中科院地球环境所,针对蜗牛壳体季节尺度研究,副所长晏宏提出的理念是,用空间换时间。
2025-08-27 09:47
8月8日至12日,第十届世界机器人大会在北京举行。”  近年来,更多养老机器人在家中、社区及养老机构落地应用,从桌面式机器人、轮式底盘型机器人到人形机器人,“人机共栖”的智慧养老图景正加速照进现实。
2025-08-27 09:45
作为海洋生物医药研发的特色方向,海洋中药尚不能满足中医药产业发展需求,其开发和利用还处于起步阶段。在产业转化环节,郑明月指出,应借鉴“算法开发—标靶确证—临床转化”范式,构建海洋天然产物专属数据库和AI工具。
2025-08-27 09:45
一项近日发表于《应用生理学、营养学与代谢》的研究发现,摄入动物蛋白质食物与更高的死亡风险无关,甚至可能降低与癌症相关的死亡率。论文第一兼通讯作者、加拿大营养策略公司负责人Yanni Papanikolaou表示,“综合这类观察数据与临床研究,很明显,动物蛋白和植物蛋白均有益于健康长寿。
2025-08-27 09:43
加载更多