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

  • 成都世园会场馆巡礼

  • 戈壁大漠 驼羔盛会

独家策划

推荐阅读
从1999年起,有着“神箭”称号的长二F火箭全程参与了中国载人航天工程“三步走”战略的每一步。它用100%的成功率,为航天员搭建出一条安全“天梯”。
2024-04-26 09:33
近期,人工智能(AI)+机器人赛道广受关注。尤翔宇表示,梳理人形机器人产业技术发展脉络,主要有底层硬件、运动控制和具身智能3条路线。优必选相关负责人表示,未来,公司将聚焦人形机器人的三大应用场景,包括工业制造、商用服务和家庭陪伴。
2024-04-26 09:41
中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁在4月24日举行的2024年中国航天大会主论坛上透露,我国计划于2030年前后发射天问三号探测器,实施火星采样返回任务。
2024-04-26 09:40
春日里,云南双江县各大茶山的春茶迎来开采季。北回归线横穿而过的双江,拥有适宜茶树生长发育的自然条件,现有以“冰岛茶”为代表的百年以上栽培型古茶树3.69万亩。
2024-04-26 09:35
每年,都有这样一群“空中旅客”,南北来回奔波。迁徙之路漫长曲折,一路充满生死考验,它们却高声歌唱,不知疲倦地追逐着自己的目标。
2024-04-26 09:34
力争在生命科学等领域达到全球领先水平,在颠覆性技术和关键核心技术上实现重大突破;打造高水平人才集聚地,人才梯队体系较为完备,成为全球向往的创业乐土。
2024-04-26 09:26
4月25日20时59分,搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,约10分钟后,神舟十八号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道。航天员乘组状态良好,发射取得圆满成功。
2024-04-26 09:24
朱松纯表示,“通通”在日常学习与训练中,使用的A100芯片不超过10块,这意味着“通通”不依赖庞大的算力和海量数据就能学习成长。“通通”也可以与具身智能机器人相结合,为智能制造、智慧城市、医疗健康等领域带来革命性变化。
2024-04-26 09:38
日前,农业农村部发布非主要农作物品种登记撤销公告,撤销向日葵、黄瓜、甜瓜、油菜等问题品种312个,切实推进登记品种从严规范管理,持续营造激励创新、公平竞争的市场环境。
2024-04-25 10:36
英国牛津大学和美国麻省理工学院领导的一项新研究恢复了37亿年前的地球磁场记录,发现它与今天地球周围的磁场非常相似。
2024-04-25 10:34
“载人月球探测工程登月阶段任务经中央政府批准启动实施,总体目标是2030年前实现中国人登陆月球,目前各系统正按计划开展研制建设。神舟十七号航天员乘组在与神舟十八号航天员乘组完成在轨轮换后,计划于4月30日返回东风着陆场。
2024-04-25 10:32
国家卫健委24日发布的数据显示,2023年,我国居民健康素养水平达到29.7%,比2022年提高1.92个百分点,继续呈现稳步提升态势。 据了解,本次监测覆盖31个省(自治区、直辖市)的336个县(区)1008个乡镇(街道),对象为15岁至69岁的常住人口,共得到有效调查问卷73340份。
2024-04-25 10:30
中央气象台预计,24日夜间至26日白天,江南、华南等地雨势将再度加强,其中广东中部和西北部、广西东北部等地有大暴雨,局地伴有雷暴大风等强对流天气。
2024-04-25 10:28
日前,中国纤维质量监测中心发布2023年度新疆棉花生产加工过程质量状况监测结果。
2024-04-24 10:33
1998年,聂海胜成为我国首批航天员,先后执行过神舟六号、神舟十号、神舟十二号3次载人飞行任务。
2024-04-24 10:17
在北京航天飞行控制中心的统一调度下,酒泉卫星发射中心、西安卫星测控中心以及任务各测控站点实施联调联控,全面模拟发射准备、发射以及飞行过程中的各种技术状态和工作过程。
2024-04-24 10:16
1996年,我从技校毕业后,来到金川公司工作。当时总听师傅们讲,贵金属冶炼技术难以突破。提高我国铂族贵金属提炼的技术水平,对于守护国家安全极为必要。
2024-04-24 10:14
截至2023年底,我国大陆在运核电机组55台,总装机容量为57吉瓦,核准及在建核电机组36台,总装机容量为44吉瓦;全年核电发电量44万吉瓦时,占全国累计发电量近5%,相当于节约标煤1.3亿吨,减排二氧化碳3.5亿吨。
2024-04-24 10:05
截至2022年末,我国电动自行车社会保有量已达3.5亿辆。2023年,全国规模以上企业累计生产电动自行车4228万辆。
2024-04-23 04:00
22日是第55个世界地球日,今年的主题为“全球战塑”。国家发展和改革委员会宏观经济研究院经济体制与管理研究所当日发布的《废塑料化学循环综合性研究报告》显示,
2024-04-23 04:25
加载更多