追日问天|看科研望远镜如何观测太阳

来源:光明网作者:邓元勇 王薏 陈洁 汪国萍责任编辑:安思翰
2020-09-27 08:34

中国科学院国家天文台怀柔太阳观测基地,坐落于环境优美的怀柔水库北岸,距离北京市中心约60公里,是国际著名的太阳磁场观测台站之一。历经30多年的不懈努力,创始人艾国祥院士和诸多天文学家们一起,将此基地建设成了国际太阳物理观测研究的前沿机构。

在怀柔太阳观测基地,安装有国际先进水平的全日面太阳磁场望远镜和多通道太阳望远镜,天文学家们观测着太阳的一举一动,实现着人类的“追日”梦想。那么,这两个巨大的望远镜是如何工作的?观测太阳对于我们的现实生活有哪些帮助呢?带着这个疑问,让我们一起走进怀柔太阳观测基地一探究竟。

在怀柔观测基地,有两台观测设备,一台是多通道太阳磁场望远镜,一台是全日面太阳光学和磁场监测望远镜。多通道太阳磁场望远镜安装在太阳观测塔顶部。适合观测的日子,观测人员都会开启望远镜的圆顶,对太阳进行观测。它带有五个不同功能的子望远镜,统一组装在一个望远镜跟踪系统上,能够精确的跟踪太阳运行。

其中,主力望远镜是口径35cm的太阳磁场望远镜,它能获取5324埃的太阳光球,和4861埃的色球的矢量磁场及视线速度场数据。另一台是口径60cm的三通道太阳磁场望远镜,用于同时观测5247埃、5250埃和5173埃的太阳单色像和磁场信息。太阳望远镜的主体结构用于获取太阳图像,而接收端则用于采集图像信号,通过计算机处理,得到观测数据,进而得到所需要的太阳图像。

多通道望远镜的观测视场很小,只能观测到太阳的局部像,因此,在开启圆顶后,观测员首先会分区域将太阳全日面扫描一遍,找到存在活动区的区域,随后,他们会着重关注这些区域。

与多通道望远镜相同,不远位置的小圆顶,也同样随着太阳日出而作。在小圆顶里,安装着全日面太阳光学和磁场监测望远镜,不同的是,多通道望远镜观测太阳的局部像,它则观测太阳的全日面像。

这个望远镜包括两个子望远镜,一个是口径10cm的磁场望远镜,用于观测5324埃的全日面矢量磁场。另一个是口径20cm的色球望远镜,它可获取色球6562.8埃的全日面单色像。

这台望远镜建于2006年,它在全世界第一次发布了全日面的光球矢量磁场观测数据,也是我国空间环境监测预警系统的骨干设备。

同样的,这台望远镜的自动化程度也很高,观测员在跟踪到太阳之后,运行设计好的程序,就能拍摄并观测全日面的光球矢量磁场和色球单色像。

今年的6月21日,我国发生了一次日食,怀柔太阳观测基地位于偏食带上,利用全日面太阳活动监测望远镜成功观测了日偏食的整个过程。这次观测使用的就是20cm色球望远镜。

怀柔太阳观测基地兼具着科研价值和社会价值。由于太阳剧烈活动是灾害性空间天气事件的源头,因此太阳物理的观测研究具有重要的社会意义。研究太阳不仅对科研有价值,同时,它也指导着我们的生产和生活。相信很多同学都对观测太阳都有浓厚的兴趣,希望有一天你也可以成为我们的一员,一起来到怀柔湖畔“追日”吧。(邓元勇、王薏、陈洁、汪国萍)

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