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8月21日的日全食, 科学家们要放大招了!

原标题:8月21日的日全食, 科学家们要放大招了!

8月21日,太阳、月亮和地球将排成一条直线,月影把太阳整个遮住,使白天变成夜晚,美国将迎来千载难逢的日全食现象,届时全美大范围可以见到这一天文奇观。

这次的日全食不仅让全球天文爱好者蠢蠢欲动,同样也是研究人员们的“技术盛宴”。研究人员已准备好借这次日食的机会,在地上、天上和太空里测试最新的技术。

当月球的阴影扫过美洲大陆时,研究人员们将在选好的有利观测位置上等待着日食的出现,这些位置分布于一条宽约110公里的路线上

太阳物理学家们(solar physicists)希望能通过此次日食获得比以往更全面的信息,并以此来开发新的观测技术。

资深日食追踪者、夏威夷大学马诺阿市太阳物理学家Shadia Habbal说:“日食之美在于,每次观测时你都会产生一种冲动,去寻找可以促进学科发展的新事物。”

图丨一些在这次日食经过线上计划实施的研究项目,蓝线附近从左往右分别为:日冕的偏振研究、日冕磁场的红外研究、制图和天气应对、使用Gulfstream V型飞机的红外研究、大气对无线电影响的研究

大概每18个月发生一次的日全食,为研究人员提供了研究日冕的绝佳机会。通常来说,研究人员会用一种叫日冕仪的仪器挡住太阳本体以显示出太阳周围的日冕,但装在卫星和地面望远镜上的日冕仪的效果却并不理想:为了保护其他仪器不受强太阳光的损害,日冕仪的安装位置使它们挡住了略大于太阳本体的区域,导致部分日冕也被挡住。

而在日全食期间,月球会完美的遮住太阳,使日冕可以被更好地观测到。多个世纪以来,天文学家通过观测日食已经取得了许多重大科研进展,如氦气的发现和验证爱因斯坦的相对论

在这次即将到来的日食期间,一项主要的研究计划是使用湾流V 型飞机(Gulfstream V plane)来探测处于红外波段的日冕中的磁流(该种磁流很难在地面被精准测量)。

项目负责人之一、马萨诸塞州剑桥的哈佛-史密森学会天体物理学中心(CfA)的研究生Jenna Samra说:“过去,研究人员曾专注于研究太空中处于紫外波段和地面上可见光波段的日冕,而当下先进敏感的红外探测器为研究日冕提供了一种新的途径。 ”

图丨多个世纪以来,科学家们借助日全食实现了多次根本性的技术突破。(图为1979年的日全食)

日冕磁场会以强大的电流从太阳表面释放出能量,而红外研究能揭示更多关于它的信息:安装在飞机上的红外仪器将在日冕周围的几处位置收集详尽的光谱信息,通过光谱中特定的线与线间的距离,科学家们能间接计算出该位置的磁场强度。

飞机的预计飞行高度约为15公里,可以避开所有云层,并将在飞越密苏里州、肯塔基州和田纳西州的过程中观察到约为4分钟的日全食。美国国家大气研究中心高空观测站主任Scott Mchintosh说:“在飞机上测试像红外光谱仪这样的仪器,有助于科学家们开发能在太空中使用的下一代探测技术,为各种科学应用和研究提供更加快捷和低成本的数据采集方式。”

类似的,NASA也准备使用两架喷气飞机来追踪此次的日食。这些飞机上将配备有可以捕获“日冕细丝”运动的高速摄像机。该项目的负责人、博尔德西南研究所的天文学家Amir Caspi说:“理想的话,我们能发现能量加热日冕背后的机理,而这到目前为止都是极难被捕捉到的。”

这两架喷气飞机将一起在预计7分钟以上的时间内收集数据。在进行红外探测的同时,它们还将绘制出第一张水星的热感图,并以此寻找祝融星——一种可能存在于太阳和水星之间的的小行星。

在日食期间,地面人员也会进行相关的研究,比如Habbai制作日冕温度图的长期项目。今年,她将在美国西部的5个观测地点部署30人,使用改进型探测器寻找过热元素(如铁和氩)的光谱线。她说:“这将能揭示一般情况下难以收集的日冕化学信息。”

巴黎天体物理研究所天文学家Serge Koutchmy说,这次在爱达何州的一个山谷中,还有一支法国的研究小组将会分析日冕中的光谱线来支持CfA的研究。并且,该小组还将使用新型测光仪器继续测量太阳半径的工作。

目前,太阳的真实半径仍是个谜,该小组会通过研究月亮在“接触并盖住”太阳时星星光线的变化来测量太阳的半径(P. Lamy et al. Solar Phys. 290, 2617–2648; 2015)。

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编辑:Peter

参考:

http://www.nature.com/news/mysteries-of-sun-s-corona-on-view-during-upcoming-eclipse-1.22434

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