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汪景琇:照片展示的▽♂♀,是太阳表面沸腾的超热大气♂□。图中不规则的形状是湍动对流的图案♂〇☆。那些明亮的“元泡”是从太阳内部向上翻腾的气泡□﹡?,即包含电离的正负电荷在内的超热等离子体∵♂♀。而“暗径”类的结构⊙〇⊿,是对流中下落的被冷却的等离子体〇﹡。每一个亮的“元泡”和周围的“暗径”〇π,组成像爆米花似的 “太阳米粒”﹡。它们是恒星对流的一个基本结构∵♀。

来源:中国科学院国家天文台前段时间〇π♂,美国国家科学基金会(NSF)位于夏威夷的丹尼尔∙凯∙伊农奕(Daniel K Inouye)太阳望远镜捕捉到了迄今最清晰的太阳表面照片﹡∴∵。高清图像里↑◇,太阳仿佛是流动的黄金π┊,展现出太阳作为等离子体复杂的结构﹡┊,为人类认识太阳和预测太阳活动△,提供了更进一步的素材⌒♂♀。那么照片是怎么拍摄的♂□?未来这架望远镜还会带来什么惊喜呢♂?来听听中国科学院院士汪景琇怎么说~

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汪景琇:这是世界上最大的太阳望远镜∴◇,坐落于夏威夷毛伊岛东部∟⊙◇。丹尼尔∙凯∙伊农奕太阳望远镜口径4米□┊〇,由美国国家自然科学基金委资助□☆,美国国家太阳天文台研制和运行⌒♂▽,历经20年、耗资3.44亿美金♂∟。伊农奕太阳望远镜去年12月“开光”┊⌒⌒,刚刚睁开巨眼的它正以从未有过的精细度观测太阳◇⊿∟。

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值得一提的是图像中“米粒暗径”内只有几十公里的精细结构⊿△∴,有的表现为“亮点”﹡,有的形如“金属丝网”♂。它们曾在较低分辨率的观测中被邓恩(Dunn)等发现⌒。近年暗径内的结构被地面和空间更多观测证实和研究⌒,也被称为“暗径亮点”◇△〇。然而▽⌒∟,在较低的分辨率下♀,不可能在结构上分辨这些极为精细的特征⊙☆,更不可能在物理上对它们进行可靠的诊断∴⌒┊,其“真容”也许只有靠伊农奕太阳望远镜才能真正揭示〇?〇,它们可能为揭密日冕加热等难题提供重要线索↑⌒。

Q:此前邓恩太阳望远镜也曾拍到过太阳的照片▽♀,邓恩太阳望远镜的特点是什么﹡⌒□?这次拍摄的图片和以往有什么不同⌒♂∴?

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迄今为止∵,太阳磁场的直接测量仅局限于太阳光球表面⊿π⌒,对太阳大气(色球、过渡区和日冕)磁场的知识π□,主要来自在简化假定下的理论重构♂△⊙。缺乏可靠的观测?,限制了科学家对太阳磁活动起源和机理的理解☆┊,导致日冕加热和太阳风起源等难题得不到解决⊿。其他三套设备包括快速宽带滤光单色像仪□∟△,双光路可见光狭缝光谱偏振仪和多波段成像光谱偏振仪☆⊙☆。

受访专家汪景琇〇△,中国科学院院士∵♀∟,中国科学院国家天文台研究员◇◇▽,中国科学院大学资深讲席教授?,《Research in Astronomy and Astrophysics》联合执行主编⊿∟◇。

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Q:还处于测试阶段的伊农奕太阳望远镜便拍下了如此清晰的太阳照片〇,未来它还将安装更多先进仪器π□⊙,如低温近红外分光光度计、衍射极限近红外光谱偏振仪∟♀∵,这两个仪器的作用是什么∟♀﹡?它将对科学家探索太阳提供哪些帮助∟⊙?

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它的科学目标是对太阳磁场进行最精确的测量☆◇,包括前所未有的对太阳大气或日冕磁场的测量∴□,从而回答一些最重大的科学问题⊿,比如♂,太阳的日冕为什么会有百万度的高温π☆∟,比太阳表面热百倍;太阳大气中翻腾的磁场如何驱动太阳风暴并影响地球上的生命等∴。

汪景琇:伊农奕太阳望远镜配备了5套终端设备◇,确保在高空间分辨率下、日面和太阳大气中磁场偏振测量的最高精度和灵敏度┊☆。低温近红外光谱偏振仪和二维近红外光纤光谱偏振仪〇⊙⌒,将直接测量太阳大气包括日冕中的磁场△﹡∟,可能是伊农奕太阳望远镜最重要的两套设备⊿◇。

Q:此次的照片是如何拍摄的﹡♂♀?

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Q:夏威夷丹尼尔∙凯∙伊农奕(Daniel K Inouye)太阳望远镜是目前世界上最大的太阳望远镜◇∵,它有什么特点□□?科学目标是什么♀?

自然杂志报道的只是伊农奕太阳望远镜开光后拍到的光球照片□∟▽,望远镜的科学观测还要等几个月才能正式开始⌒。伊农奕太阳望远镜与抵近太阳的帕克太阳探针(PSP)和欧空局本周将发射的太阳轨道器(Solar Orbiter)⌒◇,标志着太阳探测的一个新纪元的开始♂☆♂,为我国太阳物理研究提供了重大机遇和挑战⌒⊙♂。中国科学家正在抓紧工作↑△♂,为实现我国第一个太阳卫星-“先进空基太阳天文台(ASOS)” 而努力☆,并为8米口径的“先进地基太阳天文台(ASOG)”计划做科学和技术准备⌒。

为建设伊农奕太阳望远镜π,美国国家基金委削减了对邓恩太阳望远镜的资助♀∟﹡,使其成为由基金委、新墨西哥州和私人资助的太阳黑子太阳天文台的主要设备﹡。邓恩太阳望远镜取得了很多重要成果⊿▽,其中就包括对太阳对流的高分辨率观测和邓恩等1974年关于米粒暗径中细丝状亮点结构(filigree)的发现⊙。邓恩望远镜因2004年配备了高阶自适应光学系统∵⊙,进一步提升了高分辨率观测的性能△?。

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汪景琇:邓恩太阳望远镜是美国国家太阳天文台1969年投入工作的、口径为1.5米的真空塔式太阳望远镜π⊙,位于新密西哥州的萨克峰∴,因其高分辨率光谱成像观测闻名于世♂↑⊿。后来﹡⊿,为表彰该天文台的太阳物理学家邓恩(Dunn)的贡献∵⊙,该望远镜被命名为邓恩太阳望远镜?。

Q:照片上的不规则形状是什么┊?为什么太阳表面会是这样的ππ?我们可以从这张照片中得到什么信息﹡□?

汪景琇:这张照片是1月29日发布的♀⌒↑,是伊农奕太阳望远镜拍摄的太阳光球表面的单色像π☆∟,可能是由多幅照片拼接而成的□。其日面空间分辨率达到35公里π∵⊙。试想♂∴,在离太阳1.5亿公里外的地球▽,人类能够分辨清楚太阳表面35公里的结构特征〇?﹡,这是何等令人振撼的科学技术奇迹∟!

与早期邓恩太阳望远镜等以往最好的光球照片比∵,伊农奕太阳望远镜观测的空间分辨率提高了约三倍∴☆〇。在米粒暗径中细丝状亮点结构被发现46年后♂,太阳物理学家可能第一次取得了它们被详细分辨的图像∴。现在发布的只是单色像∟,更精细的磁场和动力学测量将提供更多的物理信息▽┊?。

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