歐洲太陽軌道器Solar Orbiter將推動(dòng)太陽研究邁入全盛的黃金時(shí)期
藝術(shù)家想象圖：歐洲太空總署（ESA）太陽軌道飛行器在最接近太陽時(shí)，軌道珠海香洲外圍介紹的電話聯(lián)系方式 vx《192-1819-1410》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)面向太陽的器S全盛期場景。 ILLUSTRATION BY ESA/ATG MEDIALAB
2020年2月，科學(xué)家公布了由井上建太陽望遠(yuǎn)鏡拍攝的軌道太陽影像，這是器S全盛期迄今為止最高解析率的太陽表面影像。 太陽內(nèi)部熱量向表面?zhèn)鬟f時(shí)的將金劇烈運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生了照片中的研究巨大胞狀結(jié)構(gòu)。 IMAGE BY NSO/NSF/AURA
（神秘的邁入地球uux.cn報(bào)道）據(jù)美國國家地理（撰文：NADIA DRAKE 編譯：邱彥綸）：日前發(fā)射升空的歐洲「太陽軌道器」（Solar Orbiter，簡稱SolO）充滿歷史意義，歐洲它將推動(dòng)太陽研究邁入全盛的黃金時(shí)期。
美國時(shí)間2月9日晚間，一架火箭劃過了佛羅里達(dá)州的夜空，上頭搭載著一艘史無前例的珠海香洲外圍介紹的電話聯(lián)系方式 vx《192-1819-1410》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)太陽探測器。
雖然太陽每天都在我們的天空中燃燒發(fā)光，但人類卻只能從單一的角度──太陽系行星運(yùn)轉(zhuǎn)的平面──觀察這顆母恒星的正面。 歐洲太空總署（ESA）的太陽軌道器（簡稱SolO）即將改變現(xiàn)況：這艘宇宙飛船將對太陽進(jìn)行詳細(xì)勘查，讓我們得以一窺前人未曾見過的太陽極區(qū)。
搭載了十種科學(xué)儀器的SolO探測器將從這個(gè)奇特的地點(diǎn)進(jìn)行觀察，揭密太陽是如何將稱為「太陽風(fēng)」（solar wind）的高能量粒子流拋往我們的行星系統(tǒng)。 SolO也將研究是什么控制了長度為11年的太陽磁場周期，由于磁場強(qiáng)度會上下變化，太陽活動(dòng)也產(chǎn)生無法預(yù)測的波動(dòng)。
「我們根本不理解這點(diǎn)。 」SolO計(jì)劃科學(xué)家、ESA的丹尼爾． 穆勒（Daniel Müller）說：「我們希望太陽軌道器能夠填補(bǔ)這個(gè)知識上的空缺。 」
太陽讓所有的行星都繞著它運(yùn)行。 如果太陽徹底消失，會發(fā)生什么事呢？ 讓我們跟著影片一起認(rèn)識位在太陽系中心的這顆恒星，為何太陽對我們所知的所有生命來說這么重要呢？
揭開驅(qū)動(dòng)太陽磁場的機(jī)制不僅是個(gè)學(xué)術(shù)問題，還能改善地球的公眾安全。 太陽磁場活動(dòng)的變化會導(dǎo)致強(qiáng)烈的高能量太陽爆發(fā)，導(dǎo)致電網(wǎng)癱瘓、衛(wèi)星故障，甚至讓身處外層空間的人類陷入致命危險(xiǎn)，但目前我們尚無法完善地預(yù)測太陽爆發(fā)可能影響地球的時(shí)間點(diǎn)和強(qiáng)度。
「弄清楚這種在太陽大氣內(nèi)部區(qū)域發(fā)生的基本物理過程，對我們真的有很大的幫助。 」
美國航天總署（NASA）SolO計(jì)劃科學(xué)家霍莉． 吉爾伯特（Holly Gilbert）表示。
SolO探測器發(fā)射的時(shí)機(jī)，正值太陽活動(dòng)監(jiān)測的熱潮。 它只是目前好幾個(gè)新太陽探測計(jì)劃中的一項(xiàng)，這些新計(jì)劃讓我們有機(jī)會進(jìn)行更多扎實(shí)的科學(xué)探索。
「對太陽物理學(xué)家來說，現(xiàn)在真是個(gè)絕佳時(shí)期。 」美國航天總署太陽物理學(xué)部門（heliophysics division ）主任尼古拉． 福克斯（Nicola Fox）表示：「有這種共同合作進(jìn)行的探測計(jì)劃推動(dòng)，對我們能進(jìn)行的科學(xué)研究數(shù)量帶來了非常、非常巨大的變化。 」
太陽研究的黃金時(shí)期
你可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，太陽研究目前正在科學(xué)研究的熱頭上。
地面的井上建太陽望遠(yuǎn)鏡（Daniel K. Inouye Solar Telescope，簡稱DKIST）在1月底發(fā)布了迷人的太陽表面特寫影像。 以影片的方式呈現(xiàn)這些影像，可以看到像是拼綴而成的太陽表面緩慢地冒泡，其中每個(gè)電漿胞的大小與德州相當(dāng)。
2019年12月，NASA的帕克太陽探測器（Parker Solar Probe）也發(fā)布它近距離接近太陽時(shí)獲得的第一批觀測成果。 此外，《天文物理期刊》（Astrophysical Journal）也在2月初出版的特刊上，刊登該探測任務(wù)的另外48篇研究。 這些重要的發(fā)現(xiàn)，包括首度觀測到「兇猛」（rogue）電磁波、首度發(fā)現(xiàn)無塵區(qū)緊鄰于太陽周圍的可能證據(jù)、首度觀測到原始的粒子噴射，甚至還驚人地發(fā)現(xiàn)太陽風(fēng)的橫向速度遠(yuǎn)超過預(yù)期，這可能會對太陽的演化產(chǎn)生重大影響。
帕克太陽探測器一邊沖向由數(shù)百萬度高溫氣體與粒子形成、環(huán)繞著太陽的日冕，一邊進(jìn)行這些觀測。 在七年的任務(wù)期間，它每繞太陽一圈，就會離太陽愈近，最終將抵達(dá)離太陽熾熱表面約640萬公里處。
帕克太陽探測器將會和新抵達(dá)的SolO探測器合作探測太陽，雖然SolO探測器不會抵達(dá)距離太陽那么近的位置。
SolO探測器發(fā)射后，將會先后飛掠過地球和金星，透過這兩顆行星的重力助推，拋往距離太陽更近的地方。 在接下來的五年里，金星的重力會將SolO推入傾斜軌道，使探測器得以一窺太陽極區(qū)，預(yù)計(jì)探測器將在2025年首度觀測太陽極區(qū)。
「SolO每次繞行的軌道會愈升愈高，所以某種程度上來說，我們將一點(diǎn)一滴地逐漸揭露太陽極區(qū)的奧秘。 」吉爾伯特表示。
這兩艘探測器，將連手進(jìn)行高分辨率觀測這個(gè)太陽系內(nèi)最有活力也最極端的環(huán)境。 它們會一前一后地繞太陽運(yùn)行，觀測最原始的太陽風(fēng)或高能粒子如何從太陽無止境地噴發(fā)出來，以及它們在呼嘯進(jìn)入太陽系后的演變過程。 此外，SolO探測器上還搭載著一臺相機(jī)，可以拍攝帕克號太陽探測器飛掠的位置。
「這將是非常棒的連手出擊，」吉爾伯特表示：「我們能夠藉此得到完整的信息，帕克太陽探測器會在另一臺探測器（SolO）拍攝某一團(tuán)電漿時(shí)，實(shí)際量測那團(tuán)電漿。 」
當(dāng)這兩艘探測器繞著太陽運(yùn)行時(shí)，位于夏威夷茂伊島（Maui）哈萊亞卡拉火山（Haleakalā）山頂?shù)木辖ㄌ柾h(yuǎn)鏡，所能看到的太陽表面卻比它們都還要更加清楚，部分原因可能是這架望遠(yuǎn)鏡的主鏡口徑達(dá)3.96公尺，甚至比哈伯太空望遠(yuǎn)鏡（Hubble Space Telescope）都還大上許多。
「井上建太陽望遠(yuǎn)鏡能完成我們在太空中永遠(yuǎn)也無法達(dá)成的任務(wù)，」穆勒表示：「它在可見光頻譜中的解析力可說是前所未有。 」
哈佛－史密森尼天文物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）的太陽物理學(xué)家凱利． 科瑞克（Kelly Korreck）也是帕克太陽探測器上某項(xiàng)儀器的首席研究員之一，她表示，太陽終于得到發(fā)光發(fā)亮的機(jī)會，而這絕非偶然。 這些新的觀測站──無論是位在地面上或是太空中，都是累積了數(shù)十年的規(guī)畫與科技發(fā)展才得以迎來的巔峰，若沒有這些努力，絕對無法實(shí)現(xiàn)今日的科學(xué)探索。
「科技發(fā)展已經(jīng)趕上來了，」科瑞克說，「所以我們現(xiàn)在才能有這些酷又大膽的探索任務(wù)。 」
SolO的獨(dú)特科學(xué)任務(wù)
同時(shí)，SolO探測器對太陽極區(qū)的觀測，將為太陽的磁場循環(huán)之謎填補(bǔ)關(guān)鍵的空缺。 多年來，科學(xué)家已經(jīng)知道太陽活動(dòng)會在11年的周期內(nèi)有規(guī)律地起伏，但描述這種活動(dòng)周期的理論卻一直無法符合物理觀測數(shù)據(jù)。 穆勒解釋，原因之一在于我們?nèi)狈μ枠O區(qū)的詳細(xì)觀測數(shù)據(jù)。 尤利西斯號（Ulysses）探測器曾在1990年代中期至2000年代初觀測過太陽兩極，但當(dāng)時(shí)它與太陽的距離非常遙遠(yuǎn)，且探測器上并沒有搭載相機(jī)。
「我們其實(shí)根本不知道太陽極區(qū)是什么狀況，我們真的需要這樣的數(shù)據(jù)，來解開磁場周期中的一些的謎題。 」穆勒說：「那確實(shí)是我們看不見的區(qū)域。 」
有了更全面的整體觀測，科學(xué)家應(yīng)該能更深入探索這些復(fù)雜的磁場周期，以及能量在太陽表面顯露的方式。 磁環(huán)（Magnetic loops）與磁波有可能變得威力十足，像是新發(fā)現(xiàn)的「兇猛磁波」（rogue waves）或許就能解釋，為什么日冕的溫度比太陽表面還要來得更高。
在太陽表面上方形成弧狀的磁環(huán)，經(jīng)常也是太陽閃焰（solar flare）形成之處。 有時(shí)候這些閃焰也會向太空拋出稱作「日冕巨量噴發(fā)」（coronal mass ejections，簡稱CME）的超音速超帶電粒子團(tuán)塊。 萬一其中有個(gè)粒子團(tuán)飛向地球，那將帶來災(zāi)難性的后果。
1859年，有場特別強(qiáng)勁的CME癱瘓了電報(bào)系統(tǒng)，使地球的夜空閃耀著如同白晝一般明亮的極光。 科學(xué)家希望能夠盡早預(yù)測的，就是類似那次「卡林頓事件」（Carrington Event）的太空天氣。
如有果有充分的預(yù)警，我們就能事先關(guān)閉容易受到破壞的衛(wèi)星和電網(wǎng)，剛好位在地球軌道或深太空之中的航天員，也能提前避難。
「我們可以減輕災(zāi)害程度，但我們真的需要知道太陽會在何時(shí)變得活躍，又是如何與地球磁層產(chǎn)生交互作用。 」科瑞克表示：「隨著我們愈來愈依賴衛(wèi)星通訊，人類又將登陸月球和火星，成為了在太空旅行的物種，我們的確需要理解航天員和我們自己的電子設(shè)備所面臨的危險(xiǎn)。 」
此外，對太陽運(yùn)作機(jī)制的深入理解，還能幫助我們預(yù)想繞著類日恒星運(yùn)行的行星上，是否有存在生命的可能性。
「對我而言，這件事還有很酷的一面，很簡單：太陽本身就是一顆恒星。 」福克斯表示，「我們正在了解恒星如何運(yùn)作，這對理解其他恒星系統(tǒng)內(nèi)的恒星也相當(dāng)有幫助。 」 |
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