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

  • 西藏和平解放75周年丨“天路”纵横 畅行高原

  • 浙江湖州开展国际生物多样性日主题活动

独家策划

推荐阅读
5月22日上午,在2026年文化强国建设高峰论坛“人工智能与媒体变革”分论坛上,中宣部副部长、国务院新闻办公室主任莫高义发表主旨演讲。
2026-05-22 13:22
中国科学技术大学何俊峰教授研究组与南方科技大学薛其坤院士、陈卓昱副教授研究组合作,在新型镍基高温超导的机理研究中取得重大突破。
2026-05-22 10:19
近年来,生产环节的技术革新,推动缝纫线产业转型向着上游拓展。
2026-05-22 10:19
在系列政策牵引下,学科专业动态调整正日趋常态化、精细化与特色化。
2026-05-22 10:14
“十五五”时期,如何推动我国生物多样性保护迈上新台阶?应着力在以下方面下功夫。
2026-05-22 10:13
当AI把数小时的工作压缩到转瞬之间,一个核心问题不得不让人思考:AI时代,未来教育最该培养学生什么能力?
2026-05-22 10:11
2026年亚太经合组织(APEC)贸易部长会议将于5月22日至23日在江苏省苏州市举办。苏州高新区镇湖绣娘姚琴华、岳琰创作的苏绣作品《朱荷图》《太湖一梦入姑苏》也一同展出。一根丝,在绣娘手中可以绣出江南山水;在现代工厂里,也可以进入高端面料、工业材料、绿色纤维和全球供应链。
2026-05-21 09:35
残障群体对无障碍环境建设最为敏感、利益最为攸关,但其话语权也相对较弱。不断完善相关法律体系,以充分保障残障群体在无障碍环境建设中各项权利。
2026-05-21 09:33
光,是宇宙中最神秘而又最常见的存在。从彩虹与翅膀的启示,到光子晶体与超材料的设计,人类在光学材料上的探索不断深化,实现了从“理解自然之光”向“设计与驾驭光”的飞跃。
2026-05-21 09:31
全球气候变化加剧,干旱灾害频发,正威胁世界粮食安全。
2026-05-21 09:30
2026年5月21日至23日,中国科学技术馆在河南省科学技术馆举办“全国科学家故事馆校众创展演活动”。
2026-05-21 09:27
近日,中国工程院院士、西安电子科技大学教授段宝岩率领团队自主研制的一对多动目标微波无线传能地面验证系统取得重大突破,在百米级距离实现了千瓦级的直流输出功率,直流—直流传输效率达到20.8%,波束收集效率高达88.0%。
2026-05-20 09:42
5月18日,随着“雪龙2”号凯旋,中国第42次南极考察圆满落下帷幕。
2026-05-20 09:37
逛一座馆,见证玻璃工业百年变迁。参观工业博物馆,一件件展品记录的是中国制造的发展史,是从落后到并跑、领跑的奋斗史。让我们以工业博物馆为支点,撬动工业旅游这个大市场,以工业文化涵养制造强国建设。
2026-05-20 09:34
近日,中国科学院天津工业生物技术研究所(以下简称天津工生所)糖生物合成与绿色制造攻关团队的研究成果被期刊接收。
2026-05-20 09:27
天津市河西区陈塘庄街道社区的医生向我们反馈,预警模式实现了高危人群的精准干预,社区脑卒中发病率与复发率明显下降。
2026-05-20 09:16
“雪龙2”号极地科考破冰船18日抵达上海,这标志着中国第42次南极考察圆满结束。
2026-05-19 09:54
5月18日,中国第42次南极考察圆满结束。中山大学共有4名老师参与本次任务——大气科学学院教授韩博,遥感科学与技术学院副教授梁琦、叶玉芳、王绍银。
2026-05-19 09:53
“琅琊”海洋大模型现已在国家海洋环境预报中心部署测试运行,实现实景应用。这意味着,这个从青岛走出的AI模型,开始真正为国家海洋预报工作贡献力量。
2026-05-19 09:52
打破传统学科分立格局,发挥工科见长优势,以工程需求催生基础研究、以基础研究赋能工科升级。
2026-05-19 09:50
加载更多