美国宇航局的太阳和日光层天文台庆祝20年的科学

admin 2018-05-16

em ESA和NASA的Solar和Heliospheric Observatory庆祝二十年的天基科学。 / em

在太空20年后,欧空局和美国国家航空航天局的太阳和日光层观测站(SOHO)仍然强大。 SOHO最初于1995年发起研究太阳及其对太阳系边缘的影响,SOHO彻底革新了这一被称为太阳物理学的科学领域,为近5,000篇科学论文提供了基础。 SOHO在2015年9月还发现了一个意想不到的角色,作为所有时间最大的彗星发现者中的最大彗星发现者。

当SOHO于1995年12月2日发射时,太阳物理领域看起来与今天截然不同。关于太阳内部的问题,来自太阳的物质不断流出的起源称为太阳风,以及太阳大气的神秘加热仍然没有答案。二十年后,我们不仅对太阳的能力有了更好的理解,而且我们对太阳表现的整体理解也发生了变化。

美国宇航局戈达德太空飞行中心,位于马里兰州格林贝尔特的ESA SOHO项目科学家Bernhard Fleck说:“SOHO将太阳的普遍看法从天空中静止不变的物体的照片改变为动态的野兽。”

即使是空间天气的概念 - 现在被定义为涵盖由太阳引起的任何事件或情况,可能会影响空间传播和基于地面的技术系统,并且通过这些人类生命和努力 - 在SOHO启动时不被很好地理解。当时,人们认为太阳耀斑是主要的地球有效太阳活动,部分原因是它们是最常见的太阳耀斑。感谢SOHO的coronagraph--一种使用坚实圆盘挡住太阳的明亮表面以更好地观察比较微弱的太阳大气(称为日冕)的相机 - 今天我们知道巨大的太阳爆发的云层叫做日冕质量喷射或CME是空间天气难题的主要部分。虽然两个天基冠状图在SOHO上的冠状图之前,但都没有提供相同数量或质量的观测数据。

“戈登德SOHO的美国项目科学家Joe Gurman说:”许多微弱的CME都没有注意到老年人的冠状痕迹。 “根据SOHO的数据,我们意识到CME在整个太阳活动周期中更为常见 - 并且变化更大 - 比我们想象的要多。”

CME是包含嵌入式磁场的巨大而快速移动的带电太阳能材料的云层,当它们与地球磁场相撞时会引起地磁风暴,导致其发生摇摆和震动。将地磁风暴的影响(如极光,GPS和通信干扰)和地磁感应电流(可能对电网造成负担)与太阳事件相结合的能力已经将空间天气的想法变为主流。

“感谢SOHO,越来越多的公众认识到我们生活在一个磁性活跃恒星的扩展氛围中,”Gurman说。 “人们意识到太阳活动会影响地球。”

科学家们几乎错过了这个和SOHO的其他发现。 1998年,由于软件错误,飞船在4个月内丢失。 1998年9月,ESA / NASA联合小组终于能够恢复飞船,部分使用巨大的Arecibo射电望远镜定位飞船并重新建立指挥。这次救援对于太阳物理学来说至关重要,因为SOHO的科学成就很大程度上归功于其近20年的持续观测。

“使用SOHO,我们发现太阳在每个时间尺度上都可以测量,”Gurman说。 “无论是20年还是几毫秒,我们都会发现新的现象。”

虽然它扩展了我们对太阳物理各个方面的知识,但SOHO启动后回答了三个主要问题。首先 - 太阳的内部结构是什么?

虽然科学家们已经发展出构成离我们最近的恒星的离子化气体层和复杂磁场的理论,但除了通过观测太阳表面之外,他们没有办法确认他们的想法。但是SOHO携带的仪器可以采用太阳声波图,帮助研究人员了解太阳的内部结构。

这有助于解决所谓的太阳中微子问题,其中在地球观测到的某种类型的太阳中微子的数量没有与我们的理论预测的数量关于太阳。

“获得太阳内部结构的准确图像证实了我们关于它发出的中微子数量的理论,”弗莱克说。 “这证明太阳中微子问题来自于对中微子本身的误解 - 而不是太阳。”

后来发现,中微子在他们的旅途中可以经历类型的改变太阳,说明预测和观测之间的差异。这项研究获得了2015年诺贝尔物理学奖。

SOHO的第二个问题旨在回答太阳风加速问题。太阳在各个方向上都不断地失去物质,但是这种流动物质的速度(即太阳风)远远高于人们从相对简单的太阳视角中所期望的速度。 SOHO的观测显示了太阳风的一些最快速度是如何在冕洞中加速的,太阳上的磁场对行星际空间是开放的。

迄今为止,还没有人能够肯定地回答SOHO的第三个问题 - 是什么导致了太阳大气中极高的温度,日冕?

弗莱克说:“日冕非常热,比下面几层热上百倍。” “由于太阳的能量来源处于中心位置,在一个简单的层面上,我们可以期望电晕 - 最外层 - 是最酷的。”

尽管SOHO的观察结果为解决日冕加热问题提供了许多可能的解释依据,但众所周知,它仍未得到解决。然而,计划于2018年发射的美国国家航空航天局的“太阳探索加号”任务将比任何其他航天器靠近太阳,以便调查这个问题。

Solar Probe Plus是SOHO及其发现所塑造的许多任务之一。其他包括美国宇航局的太阳动力学观测站,美国宇航局的太阳和地球关系观测站,美国宇航局的界面区域成像光谱仪,以及日本宇宙航空研究开发机构/美国国家航空航天局的日出。

“没有SOHO,就没有SDO,没有STEREO,没有IRIS,没有日出,”Young说。 “SOHO向我们展示了我们以前从未见过的东西,然后我们意识到我们需要更多的关注太阳。”

资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心Sarah Frazier


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