太陽，最熟悉的“陌生人”

在人類眼中，太陽象征著希望、生機(jī)和力量，充滿無盡的奧秘。從后羿射日、夸父追日到為世界帶來光明的阿波羅，都詮釋了古人對(duì)太陽的敬畏和崇拜。隨著科技的發(fā)展，各種天文望遠(yuǎn)鏡和探測(cè)器逐漸揭開太陽的神秘面紗，我們從未像現(xiàn)在這般離太陽如此近，而太陽還有很多未知等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。

2024年，太陽活動(dòng)“大事記”

耀斑爆發(fā)

2024年，太陽耀斑頻發(fā)——

2024年2月23日6時(shí)34分，太陽爆發(fā)X6.3級(jí)大耀斑，這一耀斑強(qiáng)度打破了自2017年以來的耀斑爆發(fā)紀(jì)錄。

2024年5月5日，太陽爆發(fā)2個(gè)X級(jí)耀斑：X1.3級(jí)耀斑和X1.2級(jí)耀斑。

2024年5月6日14時(shí)35分，太陽爆發(fā)X4.5級(jí)耀斑，距離上一次耀斑爆發(fā)僅過去18個(gè)小時(shí)。

本年度最大太陽

2024年1月3日8時(shí)38分，地球運(yùn)行至公轉(zhuǎn)軌道近日點(diǎn)，人們見到“2024年最大的太陽”。

為什么太陽看起來會(huì)有大小的變化呢？這是因?yàn)榈厍虻墓D(zhuǎn)軌道為橢圓形，日地距離不固定。離太陽最近的位置為近日點(diǎn)，離太陽最遠(yuǎn)的位置為遠(yuǎn)日點(diǎn)，遠(yuǎn)者小而近者大，所以我們眼中的太陽會(huì)時(shí)大時(shí)小。

太陽常識(shí)知多少

太陽，我們每天都能見到它，但是真的了解它嗎？45億歲“高齡”的它是銀河系中普通的一員，按部就班地東升西落，也愛“發(fā)脾氣”搞破壞……今天，我們就來深入地認(rèn)識(shí)一下它。

結(jié)構(gòu)：里三層外三層

太陽的直徑約為139萬千米，質(zhì)量約占太陽系總質(zhì)量的99.86%，其結(jié)構(gòu)可以用“里三層外三層”來形容。“里三層”指的是太陽內(nèi)部，由內(nèi)到外為核心區(qū)、輻射區(qū)、對(duì)流區(qū)；“外三層”指的是太陽大氣層，從里到外依次是光球?qū)印⑸驅(qū)印⑷彰釋印?/p>

以現(xiàn)有的技術(shù)手段，我們無法探測(cè)太陽內(nèi)部，不過科學(xué)家根據(jù)已有研究，推測(cè)太陽的核心區(qū)約占太陽半徑的四分之一，溫度超過1500萬攝氏度，以核聚變的方式產(chǎn)生了太陽99%的能量。輻射區(qū)通過熱輻射向外傳輸這些能量。不同于輻射區(qū)，對(duì)流區(qū)則是選擇對(duì)流的方式。

光球?qū)泳褪俏覀兤綍r(shí)憑肉眼和天文望遠(yuǎn)鏡看到的亮黃色“圓盤”，溫度約為5500攝氏度。色球?qū)油饩墔⒉畈积R，看似一層薄薄的玫瑰紅色的輝光。日冕層像戴在太陽上的一頂帽子，延伸出幾倍太陽直徑范圍，形狀不規(guī)則。色球?qū)雍腿彰釋与m然溫度更高，更靠外，但是不如光球?qū)恿粒话闱闆r下我們無法用肉眼看到。只有當(dāng)日全食時(shí)，光球?qū)颖蝗空趽趿耍覀儾拍芸吹剿鼈儭?/p>

位于光球?qū)拥暮谧颖灰暈樘柣顒?dòng)的觀測(cè)標(biāo)志，其溫度在3000攝氏度至4500攝氏度，在光球?qū)颖砻鏈囟鹊摹耙r托”下，亮度比周圍暗很多。黑子數(shù)量越多，則太陽活躍程度越高。依據(jù)黑子數(shù)量的變化規(guī)律，太陽活動(dòng)以約11年為一個(gè)周期。

太陽也會(huì)“發(fā)脾氣”

太陽大氣層中會(huì)出現(xiàn)劇烈的爆發(fā)活動(dòng)，在日地空間引發(fā)一系列強(qiáng)烈擾動(dòng)。這些自然現(xiàn)象被稱為太陽風(fēng)暴。太陽風(fēng)暴會(huì)對(duì)地球空間環(huán)境形成三輪“攻擊”，導(dǎo)致災(zāi)害性空間天氣發(fā)生。

第一輪：亮閃的耀斑

耀斑發(fā)生在色球?qū)樱l(fā)時(shí)會(huì)伴隨著局部區(qū)域突然變亮，發(fā)射的電磁波以每秒30萬千米的速度在太空中穿行，約8分鐘到達(dá)地球。電磁波中能量較強(qiáng)的X射線和紫外線等會(huì)打破地球向陽面電離層的穩(wěn)定，干擾依靠電離層開展工作的通信和導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

耀斑按照釋放的能量從小到大分為A、B、C、M、X五個(gè)級(jí)別，后一級(jí)的能量是前一級(jí)的10倍。X級(jí)耀斑相當(dāng)于上百億枚百噸級(jí)氫彈同時(shí)爆炸。

第二輪：衛(wèi)星“殺手”--高能帶電粒子流

高能帶電粒子流會(huì)緊隨耀斑，在幾十分鐘至十幾小時(shí)后對(duì)地球發(fā)起第二輪攻擊，嚴(yán)重影響在軌運(yùn)行的航天器，威脅太空中航天員的身體健康。2003年10月至11月，日本先進(jìn)地球觀測(cè)衛(wèi)星ADEOS-2受到太陽高能帶電粒子攻擊，完全失效。

第三輪：瘋狂的日冕物質(zhì)拋射

電磁波和高能帶電粒子流不過是先頭部隊(duì)，日冕物質(zhì)拋射才是“主力軍”。數(shù)以億噸計(jì)的物質(zhì)高速撲向地球，2天到4天后便可到達(dá)，擾動(dòng)地球磁場(chǎng)，影響大氣層密度，使航天器、通信和電力系統(tǒng)等無法正常工作。

太陽風(fēng)暴會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生什么影響呢

有人認(rèn)為太陽風(fēng)暴會(huì)導(dǎo)致我們嗜睡或失眠，需要特別注意防曬，其實(shí)這些都是無稽之談，太陽風(fēng)暴不會(huì)直接危害人體健康，因?yàn)榈厍虼艌?chǎng)和大氣層會(huì)屏蔽大部分高能粒子。一般來說，地面受到的輻射不會(huì)有明顯變化。

集結(jié)中國(guó)力量去探日

從羲和浴日、夸父逐日到用科學(xué)技術(shù)觀測(cè)太陽，中國(guó)人用自己獨(dú)有的浪漫將神話故事譜寫成現(xiàn)實(shí)。如今，人類觀測(cè)太陽不僅是滿足好奇心，更是預(yù)報(bào)、預(yù)警空間天氣災(zāi)害的一種途徑。隨著科技的發(fā)展，中國(guó)還將進(jìn)行更多有益的嘗試和努力，為更深入地了解太陽貢獻(xiàn)中國(guó)力量。

先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)——“夸父一號(hào)”

報(bào)到時(shí)間：2022年10月9日

專業(yè)技能：觀測(cè)太陽磁場(chǎng)、太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射

“夸父一號(hào)”搭載了3套科學(xué)載荷：全日面矢量磁像儀、萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡、硬X射線成像儀。全日面矢量磁像儀可以觀測(cè)復(fù)雜的全日面光球矢量磁場(chǎng)，對(duì)全日面磁場(chǎng)進(jìn)行一次高精度成像只需要18分鐘。硬X射線成像儀負(fù)責(zé)觀測(cè)耀斑非熱輻射。萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡能通過白光波段和萊曼阿爾法線觀測(cè)日冕物質(zhì)拋射的形成、傳播方向和速度。

太陽Hα光譜探測(cè)與雙超平臺(tái)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星——“羲和號(hào)”

報(bào)到時(shí)間：2021年10月14日

專業(yè)技能：Hα成像光譜儀觀測(cè)光球?qū)雍蜕驅(qū)?/p>

球?qū)親α成像光譜儀是“羲和號(hào)”的主要載荷之一。“Hα”中的“H”是氫元素符號(hào)。氫約占太陽質(zhì)量的四分之三，氫原子在能量變化時(shí)，會(huì)發(fā)射或吸收幾種特定波長(zhǎng)的光，這些就是氫原子光譜的譜線。Hα便是其中之一，為紅色發(fā)射譜線，波長(zhǎng)約656納米。

Hα譜線是太陽活動(dòng)在太陽低層大氣中響應(yīng)最強(qiáng)烈的譜線，譜線線心和線翼能分別反映色球?qū)雍凸馇驅(qū)拥男畔ⅰ７治鯤α光譜數(shù)據(jù)，能獲取太陽爆發(fā)時(shí)大氣溫度、速度等的變化。Hα成像光譜儀僅需幾十秒就能掃描太陽全日面，獲取上千條光譜，每條光譜都能復(fù)原成一張?zhí)枅D像。

風(fēng)云三號(hào)E星——“黎明星”

報(bào)到時(shí)間：2021年7月5日

專業(yè)技能：太陽X射線極紫外成像儀觀測(cè)日冕層活動(dòng)

“黎明星”搭載的太陽X射線極紫外（電磁波譜中波長(zhǎng)從121納米到10納米的電磁輻射）成像儀是中國(guó)首臺(tái)空間太陽望遠(yuǎn)鏡，也是國(guó)際上首臺(tái)具有X射線和極紫外兩個(gè)波段的太陽成像儀。

日冕輻射主要集中在極紫外和軟X射線波段，這兩個(gè)波段的光會(huì)被地球大氣層吸收，所以我們只能利用太空中的衛(wèi)星。結(jié)合太陽X射線和極紫外波段觀測(cè)數(shù)據(jù)，我們可以更加全面地監(jiān)測(cè)太陽日冕層的活動(dòng)。

除此之外，“黎明星”還搭載了我國(guó)首臺(tái)空間對(duì)日全能譜高光譜觀測(cè)儀器，太陽入射地球能量的微小變化也逃不過它的“眼睛”。

2021年9月2日，“黎明星”發(fā)布了首批太陽“寫真”。從這些高精度、多波段的太陽圖像中，我們能看到太陽大氣不同位置和層次的物理狀態(tài)。

圓環(huán)陣太陽射電成像望遠(yuǎn)鏡——“千眼天珠”

報(bào)到時(shí)間：2023年9月27日

專業(yè)技能：監(jiān)測(cè)太陽的各種爆發(fā)活動(dòng)和太陽風(fēng)暴進(jìn)入行星際的過程

在四川省甘孜藏族自治區(qū)稻城縣一處海拔3820米的開闊處，313部直徑6米的拋物面天線均勻排列圍成一個(gè)大圓環(huán)，圓環(huán)直徑為1千米，大圓環(huán)中心矗立著一座高達(dá)100米的中心定標(biāo)塔。這些天線像一顆顆寶石，又像是一雙雙望向深空的眼睛，因此科學(xué)家將圓環(huán)陣太陽射電成像望遠(yuǎn)鏡叫作“千眼天珠”。“千眼天珠”是我國(guó)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)”（子午工程二期）的標(biāo)志性設(shè)備之一。

列陣上的每部天線都能單獨(dú)接收信號(hào)。每天日出之前，中心定標(biāo)塔對(duì)313部天線進(jìn)行對(duì)焦校準(zhǔn)。太陽升起后，天線便面朝太陽，隨太陽轉(zhuǎn)動(dòng)。到了夜晚，圓環(huán)陣會(huì)開展其他觀測(cè)任務(wù)。

“千眼天珠”如何掌握太陽的動(dòng)向呢？“千眼天珠”能夠捕捉并發(fā)現(xiàn)太陽劇烈爆發(fā)時(shí)噴射出的高速等離子團(tuán)輻射的電磁波信號(hào)，利用電磁波和高能帶電粒子到達(dá)地球的“時(shí)間差”，預(yù)報(bào)空間天氣。

（特約編輯" 易群）