江南科学网—科学时报：宇宙气候学呼唤“空间太阳望远镜”

惹人瞩目的人造地球卫星 太阳动态不雅测台 ，历经两度推延，终极在美国东部时间2010年2月11日10时23分（北京时间23时23分），由美国宇宙神－5火箭发射升空。太阳不雅测再掀飞腾。研究注解，地球天气为宇宙星体彼此作用而至，而太阳对于其影响首当其冲。对于太阳的不雅测与研究，其主要手腕之一是借进步前辈的太阳不雅测卫星获取更有价值的数据。然而，迄今为止太空尚无中国自立研制的天文卫星。实在，早于20多年前，中国科学家领先两代已经最先绘制名为 空间太阳千里镜 的太阳不雅测卫星蓝图，并为此高声疾呼。而今，这类构思与呼吁堪称 已经经过久 。 1984年4月26日～5月1日，时任美国总统里根访华。就于此次前去中国的途中，里根乘坐的 空军一号 座机于承平洋上空遭受太阳风暴严峻滋扰，与白宫本部中止通讯接洽长达数小时 宇宙星体出格是太阳对于地球及人类将来会孕育发生何种影响？现今太阳物理学前沿与热门问题是甚么？海内皮毛关科研最新进展有哪些？ 太阳动态不雅测台 升空以前，记者曾经就上述问题前后采访了中科院国度天文台太阳勾当重点试验室主任、研究员、玻士生导师颜毅华，中国空间技能研究院研究员庞之浩。 太阳发作勾当历程中，不只有物资团剧烈运动，同时还陪同高能粒子发射以及辐射加强，这些征象于光学、紫外线、X 射线、 射线、射电辐射等差别波段均有反应。譬如日冕物资抛射，其能量之年夜相称在分摊给地球上每一个人一颗氢弹，这些高能物资纵然从遥远的太阳传至地球，也会影响咱们的情况空间，会影响电离层以至将电离层一扫而光。 颜毅华作上述表述后，接着枚举了近来半个多世纪以来一系列庞大空间灾害性事务。1940年3月24日，年夜磁暴使美国明尼苏达州等地域80%的远程德律风中止，其他地域供电中止；1958年2月9日～10日，地磁暴形成北年夜西洋电报电缆中止，加拿年夜多伦多停电；1972年8月4日，强磁暴使美国伊力诺伊州等地域电力电缆中止，变压器毁坏；1989年3月13日～14日，强磁暴形成全世界无线电旌旗灯号遭到滋扰，日本一颗通讯卫星异样，美国一颗卫星轨道降落，加拿年夜魁北克省电网停电；1991年4月29日，强磁暴使美国缅因州核电厂发生灾害性粉碎；1994年1月20日～21日、1997年1月6日～11日、1998年5月19日，全世界多颗卫星或者掉效或者报废或者减寿或者发生妨碍；2001年4月3日凌晨，近25年来最年夜的太阳耀斑发生，全世界所有通讯中止；2003年10月～11月，一系列太阳剧烈勾当孕育发生庞大影响 优在其他太阳不雅测卫星， 太阳动态不雅测台 可展现太阳勾当细节，聚焦七年夜科学方针 自20世纪60年月起，多颗太阳不雅测卫星前后发射升空，监测太阳勾当多种状况。 庞之浩枚举了近来几例太阳卫星不雅测结果：2010年1月5日，14年前即1995年12月2日发射升空的欧洲 太阳以及日球层不雅测台 ，捕获到克罗伊策掠日彗星因过在接近太阳而被 吞噬 的出色刹时；10天以后即1月15日，于空中运转仅两月余的欧洲普罗巴-2小型卫星，从太空拍摄到使人叹为不雅止的日蚀图象；相隔12天即1月27日，一枚3年前发射升空的美国孪生太阳不雅测卫星 日地瓜葛不雅测台 ， 抓拍 到太阳外貌活跃区域上空猛然升起灼热的弧形物资。该弧形物资为等离子体，是一种由挪动的带电粒子（电子以及离子）构成的超热物资，以每一小时161万公里的速率射向太空。恰是这对于孪生卫星，曾经在2009年9月26日～27日，初次拍摄到长达30个小时的太阳日珥发作历程。然而，庞之浩说，开始进的太阳不雅测卫星当属前不久发射升空的 太阳动态不雅测台 ，其耗资8.48亿美元，运转在地球同步轨道，旨于持续不雅测太阳以实现七年夜科学方针。1.什么时候会发生发作性太阳勾当，如何更正确靠得住地预告空间气候；2.暗条喷发、日冕物资抛射以及耀斑等孕育发生的缘故原由，和与哪一种磁场构型有关；3.太阳勾当周期机理；4.小标准磁重联于日冕加热以及太阳风加快方面所起作用；5.勾当区磁通质变化纪律；6.太阳极紫外射线谱辐照度变迁缘故原由，和怎样与磁勾当周期接洽于一路；7.如何确定近地太阳风布局以及动力学特征。庞之浩说，为此， 太阳动态不雅测台 携带3个重要仪器：洛克希德 马丁公司打造的年夜气成像组件；科罗拉多州年夜学打造的极紫外变迁性试验仪器；斯坦福年夜学以及洛马公司结合打造的日震与磁成像仪。庞之浩夸大， 太阳动态不雅测台 优在其他太阳不雅测卫星，可展现太阳勾当的每一一细节：它每一0.75秒得到一幅图象，而 日地瓜葛不雅测台 每一90秒提供一张图片， 太阳以及日球层不雅测台 每一12分钟提供一张图片； 太阳动态不雅测台 所有图象均为4096 4096像素，成像分辩率好过高清电视10倍；它天天可向地面转送1.5太字节有关太阳信息的重大数据流，所发还数据为美国航空航天局此前任何一颗太阳不雅测卫星的50倍，相称在天天传送50万首歌曲，或者相称在380部完备长度的影戏数据量。庞之浩暗示，值患上留意的是， 太阳动态不雅测台 将帮忙科学家更好地研究太阳变迁缘故原由和这些变迁对于地球的影响，此中包孕深切理解太阳磁场怎样孕育发生与造成，和这个磁场中的能量怎样随太阳风以及能量粒子被开释到太空。太阳勾当关乎人类保存与成长，亦关乎国度保险，对于其科学预告与预警，已经玉成球注目庞大课题 新兴的 宇宙天气学 以为，地球天气变迁起首是受太阳系影响，而太阳系是星河系很小的一部门，它应受星河系影响。现实上，地球天气变迁是由各个星体彼此作用而配合存于的成果。 中科院年夜气物理研究所研究员高登义，曾经于中国科协科技与人文专门委员会在2009年11月1日进行的 天文学现代进展及其对于人类的意思 学术钻研会上指出， 宇宙天气学 尚处在开端研究阶段，它对于人类将来很主要。恰是于此次会上，颜毅华进一步指出，此刻，太阳勾当正处在二三十年来的低谷，为这个低谷几百年来的最低值，行将靠近极限区，没有黑子的天数很长，然而这其实不象征太阳勾当低谷对于地球影响就小，与此同时呈现的另外一征象值患上留意，即高能宇宙射线的流量为近50多年来最高，申明宇宙情况对于地球影响有其总体性。 太阳动态不雅测台 行将升空之际，颜毅华如许阐释人类探究太阳勾当的意思与过程： 太阳是独一于所有参数上能举行高分辩率具体不雅测与研究的恒星，人们常将它视作自然的天体物理试验室。对于太阳勾当发生与成长纪律、发源与引发机制，和太阳勾当历程中磁化等离子体能量开释历程的具体研究，可推广至宇宙间其他各种天体，对于深化天体造成与演化的熟悉具备主要的引导意思；因为人们慢慢熟悉到太阳对于地球天气以及空间气候的影响以致对于宇宙生命征象的影响，均源自太阳磁场勾当，磁场是支配太阳勾当的要害性要素，太阳磁场勾当会间接影响人类空间航行保险、人造卫星使用寿命、无线电通讯和电力体系不变运转等，以是理解、定量描写并猜测预警太阳、日球以及磁层动力学历程，对于人类保存与成长、国度保险极具意思。此为现今空间科学重要方针，也是全世界注目的庞大课题。 颜毅华先容说，真正开启具备现代意思的太阳勾当研究，始自150年前以及100年前两次不雅测发明：1859年9月1日，人们初次不雅测到太阳耀斑发作，和险些同时发生于地球上的电信中止、特年夜磁暴以及极光征象等；1908年，人们初次发明太阳黑子具备强磁场。20世纪60年月之后，一系列空间探测规划的实行展现了年夜量的太阳勾当征象以及此中的一些纪律：1962年确认太阳风，1971年发明日冕物资抛射（CME），1968年～1977年头步成立耀斑尺度模子；和70年月经由过程Skylab太阳软X射线的不雅测发明冕环布局，80年月经由过程SMM卫星初次发明太阳硬X射线辐射。20世纪90年月之后，太阳勾当研究进入周全成长期间 空间卫星探测盘踞主导职位地方。颜毅华提出，现今，太阳勾当前沿研究范畴诸多灾题尚待解决。尤其主要的有日冕加热。太阳外貌即光球约莫6000摄氏度，然而越到高空，年夜气温度越高，及至最外层日冕，温度竟高达数百万摄氏度。温度因何随高度增长而升高，其缘故原由至今尚不清晰。另有太阳勾当周期。原有不雅测成果显示，太阳勾当周期为11年，然而此刻超长至13年。根据太阳发机电理论，此为太阳磁场自我引发而趋在杂乱而至：流体标的目的约每一11年会自行转变或者称反转，形成黑子磁力线周期性转变。然而，太阳发机电机制今朝仍不清晰。颜毅华说，美国科学院空间科学委员会曾经提出新世纪位列第一的应战性科学问题是 理解太阳内部布局及其动力学、太阳磁场孕育发生、太阳勾当周期性发源、太阳勾当成因以及日冕布局及其动力学 。颜毅华夸大，于这些应战性课题中，有关太阳磁场以及磁化等离子体研究是最焦点的物理问题；而理解太阳以及空间等离子体历程的基本物理道理，是一项根蒂根基性研究。我国科学家一系列原创性研究已经获国际学术界公认，其自立立异的太阳不雅测卫星蓝图已经绘就许久，永劫间延迟实行将掉去进步前辈性上世纪60年月，我国一名年夜学卒业到场事情不久的 毛头小伙儿 ，经由过程维修苏联研发的一台太阳千里镜，相识了千里镜的组织，深化了对于千里镜道理的熟悉，进而提出研制太阳磁场千里镜的构思；80年月，这类千里镜终究打造乐成，并于位在北京郊区的中科院国度天文台怀柔太阳物理不雅测基地完工。由此，怀柔太阳物理不雅测基地成为国际太阳物理学界公认的一个坐标。这位昔时的 毛头小伙儿 ，就是如本年过七旬的中科院国度天文台原台长、中科院����APP院士艾国祥。颜毅华对于记者说，昔时，艾国祥发现以双折射滤光器为根蒂根基的太阳光球以及色球两条谱线举行磁场以及速率场两维丈量的光谱仪，将太阳磁场丈量要领持续推进3代；而今，怀柔太阳物理不雅测基地已经是国际上主要的太阳磁场、速率场和太阳射电不雅测研究基地。该基地与美国粹术界率先活着界上乐成举行了太阳磁场 日不落 联测，这是一项太阳物理研究范畴的开创性研究课题。2002年4月21日，怀柔基地不雅测到上述联测工程极为繁杂的微波太阳射电频谱 斑马纹 。国际闻名学者Chernov于其长篇综述顶用20多页篇幅先容了我国太阳射电频谱邃密布局不雅测结果。同年5月10日，《每一周科学评论》评价说，若能准确理解该征象，也许能间接展现耀斑动力学。同时指出，必需于时间、空间以及频次所有参数上到达高分辩率，才气真正理解上述成果。此为美国 阳光 卫星运转时期，《每一周科学评论》以中国不雅测成果为重要内容揭晓的独一快评。2008年8月15日，美国《科学》杂志以《星星于中国呈现》为题，于 科学纵览 专题头条位置先容中国射电频谱日像仪工程最新进展，称 中国正于设置装备摆设一双地球新耳朵凝听咱们近来的恒星 。我国已经有半个世纪的太阳射电不雅测史，今朝运转着国际进步前辈的中国宽动员态射电频谱仪的3个频段以及海内独一的10.7厘米流量千里镜。其所获数据按期登载于《中国太阳以及地球物理资料》与《美国太阳以及地球物理资料》上。于太阳磁场以及太阳勾当研究中，我国前后开展了一系列原创性研究，于国际学术界已经据有一席之地。以国际学术期刊《太阳物理》为例，我国粹者最近几年来揭晓的文章占其总量的11%，居世界第二位。据相识，前些年，颜毅华曾经另辟蹊径提出太阳非线性磁场界限积分模子，被国际公以为日冕磁场重修基本要领之一。2005年，美国粹者于Springer出书的教科书《太阳日冕物理》中单列一节予以先容。而今，国际上出格是美国以及欧盟提出了一系列范围弘大的太阳物理探测规划。我国于《国度中持久科学以及技能成长计划纲要（2006-2020年）》中，也将太阳勾当对于地球情况的影响列为 学科成长 以及 科学前沿 重要研究标的目的之一。为实现《纲要》方针，2008年12月17日，中科院国度天文台太阳勾当重点试验室建立。太阳勾当重点试验室搜集了国度天文台太阳物理研究方面 太阳磁场以及太阳磁勾当 、 太阳射电研究 、 太阳勾当预告 3个立异研究团组；整合了一个不雅测基地、一个待建不雅测基地以及两个天文技能试验室。然而，颜毅华指出，迄今为止太空尚无中国自立研制的天文卫星。他说，早于20多年前，中国科学家领先两代已经最先绘制名为 空间太阳千里镜 的太阳不雅测卫星蓝图，并为此而呼吁；如今我国太阳物理学界又将其提交 十二五 计划会商。颜毅华夸大，对于太阳勾当的摸索，一定要求探测技能、科学研究以及运用（太阳勾当预告）三方面协调成长。只要如许，这一学科成长才气有恒久连续的活气，才有可能开创独具中国特点的学科前沿阵地。庞之浩也暗示，纵然是领先世界的不雅测卫星构思，借使倘使永劫间延迟实行，也将掉去其进步前辈性。这是由于天文卫星与运用卫星差别，天文卫星所获取的天文图象惟有初次才具备较高价值，而运用卫星需重复不雅测才气更好地为国计平易近生办事。《科学时报》 (2010-3-30 A1 要闻)/江南