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:太阳射电天文学——探测看不见的爆发过程
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

太阳射电天文学——探测看不见的爆发过程

来源:光明网2021-07-26 13:35

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  太阳射电天文学,简单地说就是利用射电望远镜观测研究太阳的一门学科。最早的射电天文学几乎就是从太阳射电观测中发端的。

  早在1869年,英国著名理论物理学家麦克斯韦提出,恒星可以在任何波段产生电磁辐射,包括射电波辐射。一些著名学者,包括发明家爱迪生和物理学家马克斯·普朗克先后指出,太阳应该能够产生射电波发射。1940年,美国科学家Grote Reber利用自制的9.45米口径的抛物面射电望远镜首次观测到在162MHz很强的太阳射电信号。1942年,正与德军鏖战的英军防空部队的米波炮瞄雷达突然接收到来自太阳的强烈信号干扰,后经分析发现该信号恰与太阳上的耀斑爆发事件密切相关,从此宣告了太阳射电天文学的诞生。

太阳射电天文学——探测看不见的爆发过程

图1. 最早开展太阳射电观测研究的美国科学家Grote Reber(1911-2002)(图源:百度)

  众所周知,望远镜的最小空间分辨角与波长成正比,与望远镜的口径成反比。由于射电波的波长是可见光的几万倍到数千万倍,如果我们希望达到光学望远镜那样的空间分辨率,就要求射电望远镜的口径是光学望远镜的数万倍到数千万倍!对于10厘米口径工作在500纳米波长的光学望远镜所获得的空间分辨率,工作在10厘米波段的射电望远镜的口径则必须达到200公里!这是一个几乎无法实施的超级工程!正因为如此,由于口径限制,我们迄今所获得的太阳射电图像几乎都是模糊的,远没有太阳光学图像那么清晰和震撼。

  那么,是不是太阳射电天文学就不重要了呢?

  事实正好相反,太阳射电天文学不但非常重要,对于太阳爆发的许多现象,它几乎就是唯一的研究手段!

  我们知道,太阳会不时地发生耀斑、日冕物质抛射等剧烈爆发事件,在这些事件中除了会抛射出大量高温等离子体云团外,还会释放出巨大的能量,加速并发射大量高能带电粒子。这些高能粒子在行星际空间的高速传播,对在轨运行的各种航天器、空间站、载人航天、卫星通讯、卫星导航以及地面的大型电网等高技术系统产生严重威胁,构成所谓灾害性空间天气事件。

  我们的光学望远镜,包括工作在可见光、紫外和近红外波段的太阳望远镜,对这些高能过程,尤其是高能粒子的加速和在空间的传播过程几乎都是看不见的。然而,在射电望远镜中,这些高能现象却能非常显著地表现为各式各样的射电爆发,如太阳射电I型暴、II型爆、III型爆、运动IV型爆等,其中,不同类型爆发背景上还存在大量频谱精细结构,例如斑马纹、纤维、鱼群、准周期脉动、尖峰群等结构。这些不同类型的太阳射电爆发以及不同的频谱精细结构分别对应着不同太阳物理过程中非热粒子的加速和传播过程。

  由图2中的对比可知,太阳射电爆发的辐射强度比宁静太阳和银河系背景辐射强数百倍到百万倍以上,具有非常灵敏的响应。因此,我们说太阳射电天文学可以探测到其他手段根本就看不见的太阳爆发过程。太阳射电观测与其他多波段观测相配合,是研究天体等离子体物理环境中爆发的触发机制、先兆特征、能量释放机制、粒子加速机制的重要途径。

太阳射电天文学——探测看不见的爆发过程

图2. 太阳射电爆发与宁静太阳和银河系背景辐射的对比(图源:Dulk, ARA&A, 1985)

  此外,太阳射电辐射占据了从亚毫米波到千米波的极宽频率范围,频率跨度达7个数量级以上,对应的辐射源区则覆盖了太阳光球、色球、日冕、直至行星际空间,不仅能对太阳爆发产生的高能粒子进行观测,还能对日冕物质抛射、行星际激波等在极稀薄的行星际空间的传播和演变进行追踪观测,这也是其他探测手段难为其力的。这对灾害性空间天气的监测和空间物理研究都是至关重要的。

太阳射电天文学——探测看不见的爆发过程

图3. 太阳射电辐射覆盖了从太阳到地球附近的广阔空间(图源:自制)

  作者简介:谭宝林,中国科学院国家天文台研究员,主要从事太阳射电天文学和等离子体天体物理学的研究和教学。

  文稿编辑:赵宇豪

[ 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 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 具身智能入驻商圈 人机互动焕新消费

  • 我国最北高铁迎来国庆黄金周

独家策划

推荐阅读
根据国家气候中心监测,9月以来赤道中东太平洋海温持续增暖,为有监测记录以来候和旬尺度海温指数首次突破3摄氏度,海温指数峰值预计出现在11月前后,形成一次有监测记录以来最强的超强厄尔尼诺事件。
2026-09-30 09:45
这里,冬季寒冷漫长,寒凉气候、偏少降水、无霜期短的自然条件,难以形成规模化的城市聚落。对于传统农牧业,年均气温低、无霜期短意味着作物生长期受限;而对数据中心来说,这也是天然冷源。
2026-09-30 09:44
9月29日,中国科学院在京召开新闻发布会,正式发布“科学前沿极限突破计划”及其首批项目,向“极宏观、极微观、极端条件和极综合交叉”方向发起冲击。
2026-09-30 09:38
中国科普研究所经过深入调查研究,形成《全国科普事业发展报告(2026)》,全面展示我国科普事业持续发展壮大所取得的成就。
2026-09-30 09:32
现代科技发展史反复印证着一个道理:许多新技术的突破,归根结底都依赖材料的新发展。
2026-09-30 09:33
世界知识产权组织29日公布的2026年《全球创新指数》中,香港在全球139个经济体中排名再升一位至第14位,并在亚洲保持第五位。
2026-09-30 09:30
科学家绘制出了人体前额叶皮层脑区的已知最大规模基因表达图谱。这些研究进一步阐释了前额叶皮层脑区在生命不同阶段的发育情况,有望用于研究衰老、认知衰退和疾病易感性。在第二篇发表于《自然》论文中,西奈山伊坎医学院的Donghoon Lee和同事报道了一个与脑疾病相关的基因表达变化图谱。
2026-09-29 09:39
纤维的材料层次、器件结构和电路互连随成形过程共同建立起来,让纤维本身成为电路。另一组实验中,研究团队利用纤维组成的柔性交互界面及配套系统,实现了手指对机械臂和无人机的非接触控制。
2026-09-29 09:39
(记者王政)工业和信息化部等7部门28日联合印发《新型电池产业发展“十五五”规划》,提出到2030年,我国新体系电池研发取得重大进展,全固态电池初步实现规模化应用。
2026-09-29 09:40
记者李春剑从中国计量科学研究院获悉,近日,国际计量局(BIPM)的全球卫星导航系统(GNSS)时间传递标准首次在中国完成北斗关键参数的标校与比对验证。随着北斗时间传递链路校准、监测评估和国际互认体系持续完善,北斗将进一步为全球用户提供更加准确、可信的授时服务。
2026-09-29 09:39
近期,国务院印发《全民健身计划(2026—2030年)》,对“十五五”时期推动全民健身事业高质量发展作出部署。国际体育医学期刊《运动医学》指出,抗阻训练较常出现不适或损伤的部位主要集中在肩部、腰背部和膝部。
2026-09-29 09:37
全国科普月不仅是科普服务的集中推出期,更是营造爱科学、学科学浓厚社会氛围的重要契机。期待科普之翼越来越有力,把科学“种”进更多人心田。
2026-09-28 09:49
作为一线科技工作者,我觉得应该肩负起向公众传播科学知识、科学方法、科学思维和科学精神的社会使命。这是历史赋予我们的责任和义务,科学家应该将所学回馈社会。
2026-09-28 09:44
研究团队借助这套气体观测数据,首次定量证实:星团内接连发生的超新星爆发,持续输入的动能足以长期维持星系湍流。
2026-09-28 09:42
23日至27日,以“在数贸会遇见AI未来”为主题的第五届全球数字贸易博览会在浙江杭州国际博览中心举办。
2026-09-28 09:34
9月25日晚,皓月当空,海南科技馆外的人工湖边人头攒动。孩子们有序凑到天文望远镜前,凝神细看,月球表面深浅交错的环形山与陨石坑清晰映入眼帘。
2026-09-28 09:21
全球老龄化加速,如何延长健康寿命,成为生命科学研究领域最紧迫的课题之一。诸多抗衰老策略中,营养干预被认为最现实。已有研究表明,减少饮食中蛋白质的摄入,能延长酵母、果蝇和小鼠等模式生物的寿命。
2026-09-24 09:41
作为射电天文领域的国之重器,中国天眼(FAST)不断将我们的视野推向宇宙更深处,在脉冲星、快速射电暴、中性氢宇宙等前沿领域,一次又一次刷新着人类对于宇宙的认知。
2026-09-24 09:34
我国研究团队利用“天关”卫星(爱因斯坦探针卫星)与高海拔宇宙线观测站“拉索”(LHAASO)的联合观测,在一颗距离地球约4600光年的脉冲星周围发现一条此前未被完整看到的超长X射线尾迹。
2026-09-24 09:30
国家统计局数据显示,在消费品以旧换新等政策利好下,节能家电、智能家居等越来越受到消费者的青睐。智能家居的终极目标,不是堆砌多少高科技设备,而是让人的生活更便利、更幸福。
2026-09-24 09:26
加载更多