天基太阳观测

1、天基太阳观测 由于地球大气的吸收，电磁波中只有很窄的波段可以穿透地球大气，从而可以在地面上进行天文观测。在其它波段，我们无法在地面观测，必须到几十至几百公里的高度以上利用高空气球、火箭和人造卫星进行天文观测。 空间探测另一个优越性在于它能够克服地球大气的抖动， 在角分辨率上达到仪器的衍射极限。 空间观测还可以克服地球的昼夜变化和天气的限制，进行长时间的连续观测。太阳空间探测包括: 火箭探测气球探测卫星探测太阳空间探测火箭探测http:/ Aerobee由固体火箭与硝酸/苯胺冲压式发动机推进，前后共有30余种改型问世，早期太阳观测主要是利用150型完成的。依照型号不同，Aerobee的升限在80

2、至450公里之间。 科罗拉多大学在其上搭载的掠射光谱仪拍下了Lyman-线，并获取了Lyman-波长的太阳影像；Friedman的小组发现了来自日冕和耀斑的X射线辐射，并给出了太阳的X射线流量。虽然火箭探测的主要问题是时间太短，一般仅5到15分钟，但它在试验一些新的技术中发挥了重要作用，至今仍在使用，如于2012年年底发射的FOXSI(聚焦式太阳X射线成像望远镜)就是火箭探测。气球探测也是太阳空间探测的常用手段， 它的飞行高度虽然比火箭低，但它持续的时间可以从数小时到数周。1958年首次测到太阳耀斑硬X射线发射，就是气球观测的结果。气球探测“日出”望远镜重达6吨，悬吊在一个直径是427英尺(1

3、30米)的巨大氦气球上发射升空。2009年6月8日至14日， “日出”升到地球上空37公里处的高度，它在太阳紫外光谱范围内对太阳表面明亮的磁性结构进行首次研究，以前只能通过电脑模拟研究这种结构。卫星探测最早被设计来观察太阳的卫星是NASA在1959年至1968年发射的先锋5、6、7、8、和9号。这些探测器在与地球相似的距离上环绕着太阳，并且首度做出太阳风和太阳磁场的详细测量。先锋9号运转的时间特别长，直到1983年5月还在传送资料。OSO轨道太阳天台(Orbiting Solar Observatory)由贝尔航太制造，在1962至1975年共有8颗由德尔塔火箭成功发射。它们的主要任务是观测紫

4、外线和X射线波段上的太阳黑子11年周期。其中，OSO-7在1972年首次测量到太阳耀斑射线谱线发射。太阳和太阳风层探测器（Solar and Heliospheric Observatory，缩写为SOHO）重610kg，于L1拉格朗日点上公转。是一颗用以研究从太阳内部深处到太阳风的综合探测卫星。SOHOLASCO：Large Angle and Spectrometric Coronagraph，广角分光日冕仪，主要包括C1、C2、C3照相设备。SOHO彗星绝大多数都是从LASCO的C2（拍摄视场3.5度，拍摄极限星等是11.5等）、C3（拍摄视场15.5度，拍摄极限星等是9.5等）相机拍摄

5、的照片中发现的。在我出生那年你从柯依柏带而来在我上小学的时候你曾照亮冥王星上最冰冷的角落为这个太阳系带来未曾有的温暖然后，你越跑越快掠过萨图尔努斯的镰刀穿过维纳斯的窗前在四十六亿年漫长的凛冽寂静后，你狠狠地砸向太阳化作终点的一片星光，彷佛此行，便是为了这光华交汇的瞬间以后愿你的灵魂在天国肆意飞舞。愿你在另一个宇宙，不再孤独。SDOSDO，即太阳动力学天文台。其主要科学目标是：研究三维日冕动力学结构、高精度向量磁场和速度场、高能粒子辐射和源区、各种波的形成及太阳辐射测量。 SDO是NASA “与星共存”（Living With a Star，LWS）计划的一部分，LWS计划的目的是要更加了解太阳

6、和地球的关系。 SDO卫星本身有三项科学仪器：日震与磁成像仪（日震与磁成像仪（Helioseismic and Magnetic Imager，HMI），用来研究太阳变化与判断太阳内部结构和磁场活动与结构，可说是SOHO上的迈克生多普勒成像仪的加强；极紫外线变化实验仪（极紫外线变化实验仪（Extreme Ultraviolet Variability Experiment，EVE），用以深入了解太阳极紫外线辐射强度变化和太阳磁场变化的关联；大气成像组件（大气成像组件（Atmospheric Imaging Assembly，AIA），可拍摄高时间与空间分辨率的完整太阳盘面的数个不同波长紫外线和

7、极紫外线影像。尤利西斯号 1990年10月6日，尤利西斯号由发现号航天飞机送入太空，其任务是探测太阳两极及其巨大的磁场、宇宙射线、宇宙尘埃、Y射线、X射线、太阳风等。 尤利西斯号探测器目标之一是探测太阳的极区，其轨道与黄道面成几乎垂直的倾角。2007年2月7日尤里西斯号探测器从太阳的南纬80度的上空飞掠过，尤里西斯号曾经在1994-95年和2000-01年飞略太阳的极区，尤利西斯的成就有：1.有利的证明了太阳的磁极的南北极与太阳的南北极是颠倒的；2.发现了太阳磁极的冕洞，并且太阳风可以从冕洞散发出来；3.它证明了太阳的磁极有大量的太阳风粒子和宇宙射线产生；4.发现太阳南极有异常温度。起源号 起

8、源号探测器(Genesis) 主要目的是搜集太阳风粒子，以解开有关太阳系的起源和演化等方面的问题， 起源号探测器的主要装备是5个六边形的硅化玻璃盘，作为太阳风粒子的采集板，每个10厘米大小，由高纯度的蓝宝石、金刚石镶嵌而成，并有硅和金涂层。发射后能够对准太阳风吹来的方向，在探测到太阳表面喷发的时候打开，以捕捉太阳风物质。 起源号探测器在大部分时间内工作在离地球150万公里的L1拉格朗日点附近，这里位于地球磁层之外，避免了地球磁场对太阳风粒子的污染。 2004年9月8日，在探测器返回舱返回地球大气层时，由于重力开关装置的电池故障，返回舱降落伞没能按原计划打开，返回舱以320km/h的速度坠落在犹

9、他州的沙漠上，而且变形损坏,一半撞入地面并裂开，搜集到的太阳风粒子受到污染。虽然大量样品受到污染，但经过努力，NASA科学家恢复了大量样品，在对搜集到的样品进行检查后认为，太阳风粒子样品基本保存完好。2008年3月，美国航空航天局宣布起源号任务成功完成了大部分既定科学目标。RHESSI RHESSI：即拉马第高能太阳光谱成像探测器， 是一颗专门的太阳高能辐射探测卫星。它首次采用高纯锗探测器， 在3keV15MeV实现前所未有的高能量分辨观测，既可以获得能谱，也可以得到像谱。 RHESSI卫星之前，开展了一系列高纯锗探测器性能气球试验。太阳神1号和2号太空船由美国和德国合作，在水星近日点内侧的轨

10、道上研究太阳风。太阳神SMM SMM，即太阳极大年任务卫星，它的科学目标主要是研究太阳耀斑。它共携带7个载荷，在轨运行差不多十年时间，覆盖太阳活动21周和22周的上升相。 SMM携带的主动空腔辐射显示器（Active Cavity Radiometer Irradiance Monitor，缩写为ACRIM）发现在太阳黑子最活耀的时期，太阳的光度是增亮而非预期的变暗。因为在太阳黑子周围产生的光斑增加的亮度超过黑子所抵销掉的。阳光卫星 阳光卫星（Yohkoh），原名Solar-A，运行在一条近圆形的轨道上，搭载的主要仪器有软X射线望远镜（SXT）、硬X射线望远镜（HXT）、布拉格晶体摄谱仪（BC

11、S）、以及宽带摄谱仪（WBS）。 20世纪90年代，阳光卫星上的软X射线望远镜一度是世界上唯一一台监视太阳活动的X射线望远镜，记录下了一个完整的太阳活动周期内的图像，取得了一批重要的成果。日出卫星 日出卫星（Hinode），原名Solar-B。这颗卫星的主要目的是观测太阳磁场的精细结构，研究太阳耀斑等剧烈的爆发活动，拍摄高质量的太阳图片。 卫星上搭载的主要科学仪器有：太阳光学望远镜（SOT）X射线望远镜（XRT），口径为34厘米的掠射式望远镜，采用沃尔特型光路极紫外成像摄谱仪（EIS）/website/archives/modern_instr_g

12、razing_incidence/日地关系天文台（Solar Terrestrial Relations Observatory，缩写为STEREO）又译日地关联天文台，于2006年发射升空，分别位于地球绕太阳公转的轨道前方和后方，目的是在不同的角度对太阳进行立体观测，拍摄太阳的三维投影。STEREOSolar Orbiter太阳轨道载具是由ESA)研制，计划于2017年发射，主要科学目标有：太阳风的等离子和磁场是起源于日冕的何处和如何形成的？太阳的瞬变是如何驱动太阳圈的变化？太阳爆发产生的高能粒子辐射是如何充满太阳圈？太阳发电机是如何运作和驱动太阳和太阳圈之间的联系连结？近50年的空间太阳探测可以分为三个主要发展阶段: 第一阶段是上世纪六七十年代对太阳活动和爆发进行低分辨流量探测，这一阶段的主要特点是把太阳作为一个点源来观测， 重点关注对耀斑的观 测； 上世纪八九