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科技日报|你的目光被金边日食吸引 有些“眼睛”却一直注视着太阳



科技日报|你的目光被金边日食吸引 有些“眼睛”却一直注视着太阳
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科技日报|你的目光被金边日食吸引 有些“眼睛”却一直注视着太阳
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太阳是地球上一切温暖和光明之源 ， 但太阳耀斑和日冕物质抛射等各种爆发活动也会给人类带来重要影响甚至重大危害 ， 产生严重的灾害性空间天气事件 。
6月21日 ， 即将到来的金边日食让全球天文爱好者激动万分 ， 这场难得的天文盛宴对于普通人和科学家来说都是一个“节日” 。 不过 ， 不同于天文爱好者为了这次日食而临时选购的望远镜 ， 在我国 ， 有几双专业的“眼睛”一直在关注着太阳的一举一动 。
厘米-分米波射电频谱日像仪 紧“盯”太阳爆发全过程
太阳耀斑和日冕物质抛射等爆发活动几乎都发生在太阳色球和日冕中 ， 通过太阳大气中的自由磁能释放而产生等离子体抛射、粒子加速和电磁波辐射 。 整个爆发过程可分为热辐射过程和非热动力学过程两部分 ， 只有对这两部分都进行全面观测和研究 ， 才能全面把握太阳爆发的物理本质和基本规律 。
对于太阳爆发源区的等离子体不稳定性、磁场重联、粒子加速和传播等非热过程 ， 必须利用射电望远镜和太阳硬X射线望远镜进行观测；同时 ， 由于日冕具有大气稀薄、高温和弱磁场等特性 ， 也必须利用射电天文方法才能获得日冕以及更远的行星际空间等离子体的温度、密度、磁场等各种物理参数 。 因此 ， 太阳射电天文学是太阳物理、行星际物理甚至空间天气学等领域的重要研究手段 。
我国就有一台这样的射电望远镜——“新一代厘米-分米波射电频谱日像仪” ， 又叫“明安图射电频谱日像仪”（MUSER） ， 它是一个可在大量频段、以极快速度给太阳“画像”的设备 。
MUSER位于内蒙古自治区正镶白旗境内 ， 整个MUSER望远镜系统由106面天线组成综合孔径阵列 ， 分布在近10平方千米的3条旋臂上 ， 其最大基线长度均为3千米 。 整个MUSER阵列分为高、低频两个子阵 ， 观测频段覆盖了太阳爆发的源区及初始能量释放与传播区域 ， 可探测太阳爆发先兆、初发特征、能量释放过程、粒子加速过程、非热粒子流的能量和传播演化 ， 并诊断等离子体中的温度、密度和磁场特征等 。
MUSER的观测和研究结果对理解太阳爆发过程中的能量释放、粒子加速过程和探索爆发前兆都具有非常重要的意义 ， 将为太阳活动预报研究提供重要的依据 。
一米新真空太阳望远镜 “眼睛”越大看得越清楚
太阳是距离地球最近的恒星 ， 人们能够看到其表面的许多结构特征 。 但是 ， 要搞清楚各种太阳活动背后的物理原因和变化规律 ， 还需要看清太阳表面更加细微的特征 ， 因此需要更大口径的望远镜 。
在中国科学院云南天文台抚仙湖太阳观测与研究基地 ， 坐落着一台大口径太阳望远镜——“一米新真空太阳望远镜”（NVST） ， 它的有效口径为0.985米 ， 真空封窗直径达1.2米 。 它是目前我国综合性能最好、口径最大的地面（真空）光学太阳望远镜 ， 也是当前国际三大前沿太阳观测系统之一 ， 达到世界同类设备的先进水平 。 作为我国附近8个时区内（120经度范围内）唯一能对太阳能进行亚角秒级（0.1角秒）高分辨观测的望远镜 ， NVST已经成为全球太阳观测及空间天气预报网络的重要结点 。
NVST是一台地平式望远镜 ， 整体建筑可以分成两部分 ， 前侧面对抚仙湖 ， 可以视为一个塔式结构 ， 望远镜位于塔顶 ， 距离湖面高度大约16米 。 后侧建筑是光学实验室、观测控制室、会议室和数据中心等 。 望远镜的圆顶可完全打开 ， 通过导轨可移动至建筑体后侧 。 望远镜前方设置挡风板 ， 可根据风速、风向调节其遮挡方向和高度 ， 从而减轻风对望远镜的影响 。
利用不同波段 ， NVST可同时对太阳的光球、色球进行高空间分辨率的观测 。 借助优良的观测环境和复杂的图像重建技术 ， 光球层的图像可以接近望远镜的衍射极限 ， 而色球的边缘观测也处于国际领先水平 。 对太阳动力学结构的高空间、高时间分辨的观测 ， 有助于天文学家理解各种太阳爆发以及活动现象的触发原因和本质 。


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