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 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 2025企业家博鳌论坛举行

  • “超级月亮”亮相天宇

独家策划

推荐阅读
这次经历让我开了窍:一个顶尖的技术工人,不能只满足于执行标准,更要具备在标准之外创造解决方案的能力。我带徒弟,始终坚持“手把手教技能,实打实查问题,面对面讲后果”。
2025-12-05 10:15
由此,研究团队模仿亚洲玉米螟幼虫头壳的结构特点,在实验室中成功“复刻”出具有类似仿生层状结构的水凝胶。为验证实际效果,研究团队将这种水凝胶安装在农业害虫侦查无人机的防撞支架上,并在模拟果园环境的复杂通道中进行测试。
2025-12-05 10:16
“十四五”时期,我国批准上市创新药达210个。为保证药品安全有效,药监部门对新药研发、生产、上市作出一系列严格规定,强化研发生产各环节质量管理。
2025-12-05 10:22
据中国载人航天工程办公室消息,根据计划安排,神舟二十一号航天员乘组将于近日择机实施第一次出舱活动。目前,空间站组合体运行稳定,神舟二十一号航天员乘组状态良好,已做好出舱活动各项准备工作。
2025-12-05 10:17
大国工匠的成长是一个长期、连续、贯通的过程,职业教育要为学生构建可持续发展的成长通道。在新时代的征程中,职业教育应不断探索符合技术技能人才成长规律的教学模式,为培养更多大国工匠、能工巧匠作出更多贡献。
2025-12-05 10:15
12月1日至4日,第十三届世界科学记者大会在南非比勒陀利亚举行。
2025-12-05 10:48
为何CCER可以抵消碳排放?这里不得不提到中国的碳市场。在这样一个市场里,碳减排量可以像日常商品一样被交易。
2025-12-04 10:13
近日,中国科学院院士、中国科学院分子植物科学卓越创新中心(以下简称分子植物卓越中心)研究员林鸿宣团队与上海交通大学研究员林尤舜团队、广州国家实验室研究员李亦学团队合作,种出了“不怕热”的水稻。
2025-12-04 10:03
科学家发现了一种可以在63摄氏度下存活的单细胞变形虫,创造了真核生物的耐热纪录。拉森火山国家公园以冒泡的酸性湖泊和炽热的地热池而闻名,但该变形虫却来自一条pH中性的“热溪流”。
2025-12-04 10:04
根据我国风电光伏基地规划布局方案,至2030年,这些新能源基地总装机规模将达4.55亿千瓦,大约相当于20个三峡水电站的总装机容量——“沙戈荒”生态环境脆弱,一旦遭到破坏,恢复难度大,大规模建设光伏风电发电基地可能会影响当地的植被、土壤和水资源等。
2025-12-04 10:01
光明日报北京12月3日电 记者张胜日前从生态环境部获悉,该部与国家能源局近日联合发布3项针对海陆油气田的温室气体自愿减排项目方法学。这是全国温室气体自愿减排交易市场首次将支持范围扩充到油气开采领域,通过市场机制破解油气甲烷回收利用难题。
2025-12-04 09:58
布局“未来产业”,“十五五”规划建议为什么“点名”量子科技、生物制造等6项产业?如何挖掘中国未来产业的应用价值?
2025-12-03 09:52
记者从工业和信息化部获悉:截至10月末,我国5G基站总数达475.8万个,比上年末净增50.7万个,占移动基站总数的37%。
2025-12-03 09:44
利用美国宇航局“毅力”号火星车捕捉到的声音和电信号,法国科学家提出了火星存在闪电的证据。
2025-12-03 09:41
11月30日,内蒙古自治区乌海市,我国装机规模最大的半固态锂电池电网侧独立新型储能项目成功并网。
2025-12-03 09:34
近日,由中国科学院院士、中国科学院青藏高原研究所研究员丁林领衔的大陆碰撞与高原隆升团队,系统梳理了青藏高原隆升的历史细节。
2025-12-03 09:28
建设教育强国,基点在基础教育。 特别值得一提的是,我校教师创新性地构建了以跨学科项目学习为核心、贯通小初高认知发展,融合科学家精神、工程师思维与设计师视角的科学教育“PRIDE项目式课堂”模式。 此外,科学教育联合培养共同体,也是学校科技教育的有力支撑。
2025-12-02 10:09
今年12月2日是第十四个全国交通安全日,相关部门将围绕“文明交通 礼行天下”主题开展一系列活动。”  公安交管部门提醒:重载车辆、新手驾驶人等慢速群体尽量使用右侧车道通行,减少因较大速度差导致交通拥堵或事故。
2025-12-02 10:08
作为国内单机容量最大、效率最高燃气机组,与传统燃煤机组相比,应急调峰能力大幅提升,能源利用更高效。其碳排放强度仅为百万千瓦燃煤机组的40%,且几乎不产生颗粒物和二氧化硫,从源头减少污染。
2025-12-02 10:08
近日,法国空中客车公司与欧盟航空安全局相继发布声明,要求全球约6000架空客A320系列飞机紧急停飞维修。“此次事件的核心原因是受到单粒子翻转的影响,同时也暴露出航空电子设备对高空飞行环境中太阳辐射影响应对不足。
2025-12-02 10:07
加载更多