三维日冕

[ 录入者:zhoumeichun | 时间:2008-03-25 09:53:57 | 作者: | 来源: | 浏览:2007次 ]

原文标题:STEREO: The Sun's Corona Unraveled in 3D

作者:Daniel Fischer    原文来自:SKYtonight.com    Posted: 2008. 3. 18

编译:Melipal   审校:Linq (编译版权所有,文章有删节,未经许可请勿转载。

你是否曾经看过日冕的 图片,或是在日全食期间看到过真实的 日冕,并好奇于如此富含细节的 怪异结构三维外形究竟是什么样子的 ?太阳物理学家亦是如此,而现在,他们正在寻找答案。

STEREO-sun-pair.jpg

在黑子区域的 极紫外图象中,对比度被增强了。它们是由STEREO B与A同时拍摄的 。两架探测器彼此相距3100万公里(1900万英里)。在10次电离铁原子的 辉光中,冕环与冕流发出亮光。

想看三维图象的 话,直盯住显示器,让目光就象眺望远方那样彼此移开。第三张图象会从两张图象中间浮现出来。当你双眼的 视线方向合适时,这张图象将变作三维图景,日冕中的 弧形和冕流向你延伸而来。你距离越近地查看细节,这一效果越明显。(略微的 近视眼对此有好处。如果你有读书用的 眼镜,就戴上眼镜来看。)(图片提供:Li Feng / Astrophysical Journal)

在最大的 尺度上,日冕(太阳的 最外层大气)由所谓的 冕流组成,也就是庞大而尖锐的 锥状密度集中区。在更基本的 层次上,日冕中的 一切都是由交迭的 环形组成的 ,有些时候其顶端径直向上,延伸至无限远处。

我们在白光下所见的 “日冕”主要是被日冕广袤的 等离子体中的 电子散射的 太阳光。电子是带电粒子,沿磁力线排布。带电粒子只能沿磁力线自由运动。

磁环根植于太阳的 光球(也就是可见光表面),名为黑子的 现象也发生在这里。

通过分析在光球“磁图”影象上产生的 效应,太阳表面的 磁场可以很容易地测量出来。物理学家由此可以外推出高层必然存在的 磁环与冕流的 三维外观。几十年来,研究太阳的 天文学家一直用这样的 方法尝试着由重建二维日冕影象重建三维。直到现在,一直缺乏的 事情就是对大胆建模的 检验。

2006年,当NASA发射了两架几乎完全相同的 探测器之后,我们所见的 日冕发生了改变。它们的 轨道类似于地球的 轨道,但朝着相反方向缓慢地远离我们。被恰当命名的 STEREO计划正以更宽的 分离角度观测太阳,并第一次直接揭示出日冕那复杂的 结构。

现在,首次成功的 尝试已经由国际小组发表,使用的 是STEREO的 SECCHI仪器组

研究人员可以清晰地看到大量的 磁流环,它们并非散射太阳光,而是在极紫外波段上自己发出辐射。在2007年1月8日两架探测器拍摄的 照片中,人们辨认出了成打的 磁环。从太阳的 方向看去,探测器彼此相距11.8°。在此波长上,我们看到的 并不是电子,而是高度电离的 铁原子(Fe XI),它们在110万开尔文的 高温上发出17纳米波长的 极紫外辐射。图象的 对比度被锐化掩模滤镜大大地增强了。

为推演出每个独立磁环的 三维形象,进行一定量的 建模仍旧是必要的 。但可靠的 结果让作者确信,STEREO的 数据实际上“让我们能对足够明亮的 磁环进行可靠的 三维重建。”

在某些情况下,结构与根据SOHO卫星 9秒之前拍摄的 表面磁图推算出的 磁力线明显不同。因此这明显说明,那里正发生着其他一些事情。

今年8月1日,地球将迎来STEREO时代的 第一场日全食,这让人们可以从3处前哨上对日冕进行不同尺度的 观测。STEREO探测器之间的 夹角每年将增加45度,因此几何构型将发生变化(而在两张照片中直接分辨出同一磁环将变得更为困难)。但现在,基本的 分析过程已被证实,而当亲眼目睹了日冕的 人们从西伯利亚或中国返回后,他们也可以期待着最终看到完整的 三维图象了。

(全文完)

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