你的目光被金邊日食吸引 一米新真空太陽望遠鏡“眼睛”越大看得越清楚

太陽是地球上一切溫暖和光明之源，但太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射等各種爆發(fā)活動也會給人類帶來重要影響甚至重大危害，產(chǎn)生嚴(yán)重的災(zāi)害性空間天氣事件。

6月21日，即將到來的金邊日食讓全球天文愛好者激動萬分，這場難得的天文盛宴對于普通人和科學(xué)家來說都是一個“節(jié)日”。不過，不同于天文愛好者為了這次日食而臨時選購的望遠鏡，在我國，有幾雙專業(yè)的“眼睛”一直在關(guān)注著太陽的一舉一動。

厘米-分米波射電頻譜日像儀緊“盯”太陽爆發(fā)全過程

太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射等爆發(fā)活動幾乎都發(fā)生在太陽色球和日冕中，通過太陽大氣中的自由磁能釋放而產(chǎn)生等離子體拋射、粒子加速和電磁波輻射。整個爆發(fā)過程可分為熱輻射過程和非熱動力學(xué)過程兩部分，只有對這兩部分都進行全面觀測和研究，才能全面把握太陽爆發(fā)的物理本質(zhì)和基本規(guī)律。

對于太陽爆發(fā)源區(qū)的等離子體不穩(wěn)定性、磁場重聯(lián)、粒子加速和傳播等非熱過程，必須利用射電望遠鏡和太陽硬X射線望遠鏡進行觀測;同時，由于日冕具有大氣稀薄、高溫和弱磁場等特性，也必須利用射電天文方法才能獲得日冕以及更遠的行星際空間等離子體的溫度、密度、磁場等各種物理參數(shù)。因此，太陽射電天文學(xué)是太陽物理、行星際物理甚至空間天氣學(xué)等領(lǐng)域的重要研究手段。

我國就有一臺這樣的射電望遠鏡——“新一代厘米-分米波射電頻譜日像儀”，又叫“明安圖射電頻譜日像儀”(MUSER)，它是一個可在大量頻段、以極快速度給太陽“畫像”的設(shè)備。

MUSER位于內(nèi)蒙古自治區(qū)正鑲白旗境內(nèi)，整個MUSER望遠鏡系統(tǒng)由106面天線組成綜合孔徑陣列，分布在近10平方千米的3條旋臂上，其最大基線長度均為3千米。整個MUSER陣列分為高、低頻兩個子陣，觀測頻段覆蓋了太陽爆發(fā)的源區(qū)及初始能量釋放與傳播區(qū)域，可探測太陽爆發(fā)先兆、初發(fā)特征、能量釋放過程、粒子加速過程、非熱粒子流的能量和傳播演化，并診斷等離子體中的溫度、密度和磁場特征等。

MUSER的觀測和研究結(jié)果對理解太陽爆發(fā)過程中的能量釋放、粒子加速過程和探索爆發(fā)前兆都具有非常重要的意義，將為太陽活動預(yù)報研究提供重要的依據(jù)。

一米新真空太陽望遠鏡“眼睛”越大看得越清楚

太陽是距離地球最近的恒星，人們能夠看到其表面的許多結(jié)構(gòu)特征。但是，要搞清楚各種太陽活動背后的物理原因和變化規(guī)律，還需要看清太陽表面更加細微的特征，因此需要更大口徑的望遠鏡。

在中國科學(xué)院云南天文臺撫仙湖太陽觀測與研究基地，坐落著一臺大口徑太陽望遠鏡——“一米新真空太陽望遠鏡”(NVST)，它的有效口徑為0.985米，真空封窗直徑達1.2米。它是目前我國綜合性能最好、口徑最大的地面(真空)光學(xué)太陽望遠鏡，也是當(dāng)前國際三大前沿太陽觀測系統(tǒng)之一，達到世界同類設(shè)備的先進水平。作為我國附近8個時區(qū)內(nèi)(120經(jīng)度范圍內(nèi))唯一能對太陽能進行亞角秒級(0.1角秒)高分辨觀測的望遠鏡，NVST已經(jīng)成為全球太陽觀測及空間天氣預(yù)報網(wǎng)絡(luò)的重要結(jié)點。

NVST是一臺地平式望遠鏡，整體建筑可以分成兩部分，前側(cè)面對撫仙湖，可以視為一個塔式結(jié)構(gòu)，望遠鏡位于塔頂，距離湖面高度大約16米。后側(cè)建筑是光學(xué)實驗室、觀測控制室、會議室和數(shù)據(jù)中心等。望遠鏡的圓頂可完全打開，通過導(dǎo)軌可移動至建筑體后側(cè)。望遠鏡前方設(shè)置擋風(fēng)板，可根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向調(diào)節(jié)其遮擋方向和高度，從而減輕風(fēng)對望遠鏡的影響。

利用不同波段，NVST可同時對太陽的光球、色球進行高空間分辨率的觀測。借助優(yōu)良的觀測環(huán)境和復(fù)雜的圖像重建技術(shù)，光球?qū)拥膱D像可以接近望遠鏡的衍射極限，而色球的邊緣觀測也處于國際領(lǐng)先水平。對太陽動力學(xué)結(jié)構(gòu)的高空間、高時間分辨的觀測，有助于天文學(xué)家理解各種太陽爆發(fā)以及活動現(xiàn)象的觸發(fā)原因和本質(zhì)。

目前，NVST正在進行科學(xué)儀器升級，以迎接即將到來的第25太陽活動周。

太陽磁場望遠鏡和多通道望遠鏡五大“武器”研究太陽磁場

中國科學(xué)院國家天文臺懷柔觀測基地始建于1984年，1985年太陽磁場望遠鏡竣工并開始試觀測。太陽磁場望遠鏡集光、機、電和圖像采集處理之大成，它的研制可算得上一項浩繁的大工程，它是以中國科學(xué)院院士艾國祥為代表的我國老一輩天文學(xué)家共同奮斗的成果。

太陽磁場望遠鏡研制成功后，中國科學(xué)院院士艾國祥和他的合作者們進一步著手多通道太陽望遠鏡的研制。多通道太陽望遠鏡系統(tǒng)包括五個功能不同的子望遠鏡，它們統(tǒng)一組裝于帶有光電導(dǎo)行的望遠鏡跟蹤系統(tǒng)上，由一臺計算機控制五個子望遠鏡的運動。

通過多通道太陽望遠鏡，天文學(xué)家可獲得太陽光球和色球的多種數(shù)據(jù)，包括太陽光球的磁場強度、色球的磁場強度和速度，以及不同波長處太陽色球單色圖像等。這些數(shù)據(jù)對于太陽物理學(xué)家了解太陽活動的本質(zhì)和規(guī)律至關(guān)重要。

20世紀(jì)八九十年代，懷柔觀測基地因為在太陽矢量磁場和視向速度場方面的優(yōu)異觀測能力，與美國大熊湖天文臺和美國馬歇爾飛行中心的磁場設(shè)備三足鼎立。特別是這里的色球磁場和速度場的常規(guī)觀測，為世界獨有。國內(nèi)外研究人員利用這些數(shù)據(jù)對太陽磁場及其活動進行了深入研究，在磁場和速度場形態(tài)演化、磁非勢特征與太陽活動的相關(guān)性等方面做出了許多工作。

(作者系北京天文館副研究員張長喜)

關(guān)鍵詞： 金邊日食