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在Parker Solar Probe的第七次太阳En中,天体几何带来了特殊的机会

2021-12-11 12:50:06来源:

派克太阳探测器绕太阳旋转时的渲染图,比任何航天器都更接近恒星。

在2021年1月17日,派克太阳探测器在太阳的第七次摆动中达到最高点,即最接近太阳的位置,即近日点,这是一个特殊的机会。特定轨道的配置将帕克太阳探测器与地球置于太阳的同一侧,这意味着与地球相连的天文台可以从与帕克相同的角度观察太阳及其倾泻的太阳风。这是在2020年冬季进行的类似观察活动之后的。

“与全球科学界一道,帕克太阳探测器团队迫不及待地想看到这些新数据,”位于马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的帕克太阳探测器项目科学家努尔·拉乌菲(Nour Ra​​ouafi)说。“将它与全球各地天文台的贡献相结合,将有助于我们将帕克的观测资料放在更广阔的背景下,并完整地了解太阳大气中观测到的现象。”

继续阅读一些任务的快照,这些任务是在派克太阳探测器第七次太阳遭遇期间观测太阳和太阳系的。

这些图像是由日本航空航天局和美国宇航局的日之星飞船上的X射线望远镜或XRT捕获的。XRT用X射线观看太阳,X射线是一种高能量类型的光,可揭示出太阳大气中极热的物质电晕。这些来自XRT的图像是在1月17日Parker Solar Probe最靠近太阳时捕获的。科学家可以将XRT的图像与Parker太阳探测器对太阳周围环境的直接测量结合使用,以更好地了解太阳的日冕如何推动距离太阳更远的空间环境的变化。

太阳动力学天文台

美国国家航空航天局(NASA)的太阳动力学天文台(SDO)从其绕地球轨道的有利位置一直注视着太阳。SDO可以在极紫外光(一种我们的眼睛看不到的光)和可见光以及太阳的磁性图中捕获太阳的图像。SDO的数据可以帮助科学家了解太阳条件与帕克太阳探测器等航天器在太阳风中测量到的之间的联系。

这些图像是在211埃中捕获的,该波长是材料发出的大约300万华氏度的极紫外光的波长。此波长既突出显示了活动区域(在图像中被视为亮点),又突出了日冕孔,即太阳上开放磁场的区域,高种子太阳风可以从中冲出太空。在此波长的光中,冠状孔显示为暗区。

虹膜

美国国家航空航天局(NASA)的界面区域成像光谱仪(IRIS)在紫外光下捕获太阳大气下部区域的图像,并分解能分解不同波长可见光的光谱。这些于1月17日拍摄的图像显示了太阳上的活动区域,该区域是强烈而复杂的磁场区域,容易发生光和太阳能物质爆炸。根据模型预测,该特定的活动区域被用于IRIS观测,该模型预测表明,该区域的磁力线可能是Parker太阳探测器在遇到太阳时会穿过并测量的磁场线。

这些图像通过不同波长的光循环(对应于太阳表面上方不同高度的视图),以揭示太阳结构各个区域的特征。这张图片显示了从太阳表面到色球层顶部几千英里处的特征,而色球层是太阳大气的一个区域,它与扩展的太阳大气相接。

美国国家科学基金会(National Science Foundation)的全球振荡网络小组(GONG)是遍布全球的太阳影像仪网络。它们利用塞曼效应(在磁场的作用下光如何分裂为多个波长)来创建太阳表面的磁图。该视频显示了GONG的磁性地图,该地图每小时更新一次,时间为2021年1月12日至23日。黑色区域代表磁场指向太阳表面的区域,白色区域代表磁场指向太空的区域。

当太阳风从太阳流出来时,它随身携带着太阳磁场。但是,要准确地确定太阳是由帕克太阳探测器等航天器测量的太阳风源是一项具有挑战性的任务,原因有以下几个:太阳旋转,太阳风以不同的速度离开太阳,太阳附近的强磁场会随着太阳风的流出而改变其路径。

派克太阳探测器小组使用GONG的磁性图以及来自NASA太阳动力学天文台的数据,来预测太阳上哪些区域正在向航天器发出物质线和磁场线。在太阳本身与帕克太阳探测器直接测量的太阳风之间建立这些联系,可以帮助科学家追踪太阳的状况如何传播到太空中。

塞米斯

美国国家航空航天局(NASA)的THEMIS航天器三人(是子风暴期间事件的时间历史和宏观相互作用的简称),绕地球轨道以测量近地空间中的粒子以及电场和磁场。THEMIS的数据可帮助研究人员弄清控制近地空间对地球磁场动力学的响应,太阳不断流出的太阳风的变化以及太阳活动的复杂因素。

这些测量是1月20日由环绕地球轨道运行的航天器之一THEMIS-E进行的。太阳风从太阳到地球横穿数千万英里大约需要两到三天,因此,帕克太阳探测器在1月17日的近距离太阳进近过程中观察到的太阳风状况并没有开始影响附近的太阳,直到1月19日至20日为止的地球空间。

学分:美国宇航局/ THEMIS

THEMIS-E接近地球时,便穿过Van Allen辐射带(同心的带电粒子同心带嵌套在地球磁场中)行进了一天。然后,THEMIS-E通过辐射带向外返回。在一天的开始,穿过辐射带的两次过渡都反映在该图的左下方的强烈着色区域中。

上午中旬,THEMIS-E离开了地球磁场,进入了磁石场-该磁场位于地球磁场最面向太阳的边界之外,在该区域中,太阳风与地球磁场发生碰撞时会堆积成堆。整天,太阳风将暂时将磁层的边界推向地球,这意味着THEMIS-E反复离开并重新进入了磁层。在大约15个小时内-直到它的轨道将其带回到当天晚些时候的磁层中-THEMIS-E交替观察到磁石堆外不受干扰的太阳风和在磁石堆中积聚的太阳风。THEMIS-E观测到的不受干扰的太阳风比平常慢一点,但密度却是典型太阳风的两倍。NASA的Advanced Composition Explorer和Wind航天器也证实了这一发现,该航天器绕着太阳和地球向上游流动。