科技日報記者 金鳳

“‘羲和號’發(fā)射后，已經(jīng)在空間首次同時獲得了太陽全日面Hα譜線、Si I譜線和Fe I譜線的精細結構和光譜成像，以及幾十個太陽耀斑的資料。”7月19日，在教育部“教育這十年”“1+1”系列發(fā)布會之高校科技創(chuàng)新改革發(fā)展成效新聞發(fā)布采訪活動中，中國科學院院士、“羲和號”科學總顧問、南京大學教授方成欣喜地透露這一最新進展。

“羲和號”全名“太陽Hα光譜探測與雙超平臺科學技術試驗衛(wèi)星”，于2021年10月14日發(fā)射升空。“羲和號”的升空打破了我國無太陽探測專用衛(wèi)星的歷史。

(資料圖片僅供參考)

“我們現(xiàn)在也已經(jīng)開始規(guī)劃對太陽的立體探測，從不同的角度看太陽。例如已經(jīng)啟動了對‘羲和二號’的預研，準備用5年的時間，將其發(fā)射到拉格朗日點的L5點，那里太陽與地球的引力相當，衛(wèi)星可以從側面來觀測太陽。另外，國內太陽物理界還擬再用不到5年的時間發(fā)射‘羲和三號’，對太陽的南北極進行觀測。”方成說。

首次在太空觀測到Si I譜線完整的輪廓

方成介紹，“羲和號”的高光譜分辨率和高時間分辨率的觀測，可以為太陽光球和色球做深度“CT”掃描。作為衛(wèi)星主要的科學載荷，Hα光譜成像儀是太陽的專屬“攝影師”。它可在46秒的時間內完成4600余步全日面掃描，獲得超過1600萬個點的光譜信息，并獲得300余個波長點的太陽圖像。這些光譜潛藏著太陽光球和色球不同層次的大氣信息。

2021年10月24日0時52分，“羲和號”正式“睜開雙眼”，實現(xiàn)了初光觀測。

“值得一提的是，Hα光譜成像儀的像元光譜分辨率達到0.024埃，這比地面濾光器的分辨率提高了約10倍，能夠獲得更加精確的譜線信息。”“羲和號”科學與應用系統(tǒng)總設計師、南京大學天文與空間科學學院教授李川告訴科技日報記者。

觀測中，“羲和號”首次獲得太陽Hα譜線、Si I譜線和Fe I譜線的譜線輪廓。

方成介紹，太陽Hα譜線、Si I譜線和Fe I譜線是在太陽大氣不同的高度產生的。其中Hα譜線是太陽活動在太陽低層大氣中響應最強的譜線，Hα譜線線心形成在距離光球層最底部1300-1500公里左右，可以反映太陽色球層的信息，線翼反映了太陽光球層的信息；Si I譜線形成在距離太陽光球層最底部約五、六十公里；Fe I譜線形成于距離光球層底部二、三百公里。

“分析三條譜線的信息，可以揭示不同高度的太陽大氣物理量分布。”方成說。

與眾不同的是，以往在地面觀測時，Si I譜線被地球大氣的水分子譜線掩蓋，所以難以捕捉。而空間譜線信息不受地球大氣影響，“羲和號”實現(xiàn)了在國際上首次直接觀測到Si I完整的譜線輪廓。

“獲得Si I譜線后，就可以將其與其他譜線結合，反演計算出太陽大氣的溫度、密度，從而幫助我們研究太陽的大氣結構。”方成說。

全日面多普勒速度場精度高，相當于拿放大鏡看太陽活動過程

除了全日面光譜成像， “羲和號”還可以根據(jù)太陽活動情況，進行局部日面光譜成像和定點光譜觀測。

方成介紹，“羲和號”可獲得日面任一點的Hα譜線精細輪廓，因而能反演高精度的全日面色球多普勒速度場，這是以往觀測從未實現(xiàn)的。同時，“羲和號”也獲得了高精度的全日面光球多普勒速度場。通過像元光譜分辨率和譜線輪廓擬合分析，得到速度場精度優(yōu)于0.06千米/秒。

這個數(shù)字有何意義？李川解釋，太陽對人類的影響特別表現(xiàn)在時有發(fā)生的耀斑和日冕物質拋射現(xiàn)象上。耀斑是太陽局部突然增亮的爆發(fā)活動。一個中等強度的耀斑，可發(fā)射出從伽瑪射線到無線電波段的強大輻射，總能量相當于約10億—100億個原子彈爆炸。日冕物質拋射則是太陽上大規(guī)模物質爆發(fā)的現(xiàn)象，一次爆發(fā)能把約1億—10億噸物質拋射到行星際空間。

“太陽爆發(fā)拋射的物質，在太空中運動速度很快，往往每秒數(shù)百公里到一兩千公里，而速度也反應了物質的動能和受力情況。0.06千米/秒的精度，相當于拿著放大鏡看太陽活動的過程，進而了解這些爆發(fā)活動觸發(fā)的原因和傳播的過程。”李川表示。

目前，“羲和號”每天會產生約1.2Tb的原始數(shù)據(jù)，科研團隊在初步分析后，會將其生成為可供科學家直接使用的科學數(shù)據(jù)。

關鍵詞： 譜線輪廓