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NASA发布超炫视频:4分钟讲述5年太阳活动

发布时间:2015-02-15 14:20:29  |  来源:新浪科技  |  作者:愿愿  |  责任编辑:科学频道

新浪科技讯 北京时间2月13日消息,据国外媒体报道,美国航空航天局(NASA)用太阳动力学天文台(SDO)5年拍摄的图片制作了两段视频,包含了有史以来最令人惊叹的图片,揭示了太阳表面的震撼世界。太阳动力学天文台(SDO)于五年前发射升空,它自此所得到图片被编辑成了4分钟视频,揭示了太阳黑子爆发和一直存在的巨大暗条的所有细节。

2015年2月11日是NASA发射SDO的5周年纪念日,自2010年2月发射后,SDO能够每天24小时提供太阳地球可见面十分细致的图片。SDO大约每秒拍摄一张图片,提供了太阳大规模爆炸形成并爆发的清晰图片,图片的清晰度也史无前例。

为了庆祝SDO成功发射5周年,NASA发布了两个视频来展示过去5年观测的精彩瞬间。第一个视频是过去5年的缩时摄影。视频中的不同颜色代表不同的远紫外光和可见光,也对应着不同温度的太阳物质。第二段视频展示了过去5年的高光时刻。

此外,SDO还传回了可以帮助科学家研究太阳活动的磁场数据。两段视频中的图片都展示了SDO提供给科学家的数据类型。NASA马里兰戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)负责SDO的项目科学家迪恩·佩斯奈尔(Dean Pesnell)说:“超过2000篇已发表科技论文都是基于SDO提供的数据。SDO带来了良好的国际合作,获得的数据在全世界被分享和使用。”

发射5年之后,SDO还在继续发回撩动科学家好奇心的图片。比如,2014年后期,SDO不仅抓拍了1995年以来的最大太阳黑子,还抓拍到了强烈的太阳耀斑流。太阳耀斑是光、能量和X射线的混合爆发。耀斑可以单独产生,也可以和日冕物质抛射(CME)一同产生。CME发生时,会有巨型云状太阳物质从太阳表面喷发,速度快的可以脱离太阳飞向太空。

SDO这次观测的耀斑没有伴随CME,这次耀斑的奇特之处在于大小很不寻常。科学家正在研究数据,以尝试找到只产生耀斑所需的环境条件。

几天前,在哈勃望远镜抓拍到惊艳的“微笑”银河系后,NASA也发布了同样情感化的太空图片:悲伤太阳。这张图片拍摄于2015年2月10日,展示了太阳下半球表面巨大的蜿蜒暗条,最终形成了一条深色悲伤线。这个暗条伸长后可达533000英里,比67个地球背靠背排在一起还要长。

SDO拍摄的图片中低温材料为深色,高温材料为浅色。NASA因此说:“这个暗条是太阳大气和日冕上的巨大低温材料。”暗条消失前的几天会比较温和。不过有时,暗条也从太阳喷发到太空,形成类似阵雨的过程,这个过程释放的太阳物质可能降落回太阳,也可能飞入太空形成CME。

SDO抓拍的暗条图片波长范围很宽,每种波长都帮助突出了太阳不同温度的材料。通过在不同波长和温度观测暗条特征,科学家更清楚的知道了暗条的形成原因,也知道它们偶尔爆发的原因。

今年年初,太阳表面出现了日冕洞。日冕洞是一种在太阳南极发生的现象,这张绝美日冕洞图片是由SDO上的太阳大气成像仪(AIA)于2015年1月1日拍摄的。图片的暗区就是出现日冕洞的区域。实际上,日冕洞是日冕的一个区域,只是这里的磁场没有回旋回太阳表面,而是伸展到了太空。这样,沿着这些磁场运动的粒子会离开太阳进入太空。而那些留在太阳表面的粒子会被加热并发光,最终形成了AIA得到的可爱图片。在有粒子离开的太阳区域,日冕的光芒要暗很多,所以日冕洞看起来很暗。

史上首个日冕洞由NASA天空实验室号空间站(1973-1974服役)上的宇航员拍摄。虽然日冕的形状一直在变,但它们会存在很长时间,太阳两极的日冕甚至可以存在5年以上。

当日冕洞绕地球旋转时,科学家就可以把从洞中流出的粒子当成高速流来测量,高速流是另一种太空天气源。当高速流进入地球磁层后,地球辐射带的带电粒子会被加速。NASA的Van Allen探索项目专门研究磁层粒子的加速。

虽然随着第24太阳周期的衰减,太阳的暗条数量会减少,但日冕洞作为一种太空天气源,仍需要被理解和预测。日冕洞是太阳的一个典型特征,尽管它们出现在不同区域,在太阳活动周期的其它时间出现概率更高。日冕洞对于理解太空天气也非常重要,因为它们是太阳粒子高速风的来源,高速风的速度是其它地方慢风的3倍。

目前,日冕洞的形成原因还不清楚,但它和太阳磁场突然加强的区域有关,该区域的磁场没有像其它地区一样返回太阳表面。太阳表面一直向外流出的物质被称为太阳风,太阳风典型速度高达400公里/秒。而当日冕洞出现时,速度会增加一倍到800公里/秒。

去年年末,核光谱望远镜阵列(NuSTAR),NASA最先进的太空望远镜之一,第一次观测太阳并拍下了绝美照片。NuSTAR制作了用高能X射线拍摄的最清晰太阳图片,而它的主要任务却是观测黑洞和其它远离太阳系的物体。加州大学圣克鲁兹分校太阳物理学家,NuSTAR成员戴维·史密斯(David Smith)说:“NuSTAR将提供独特的太阳照片,从太阳大气的最深到最高处。”

7年前,太阳物理学家才首次想到了利用NUSTAR来研究太阳。不过当时,这个空间望远镜的设计和建造已经开始了,只是还未送入太空。为此,Smith联系了项目负责人——加州理工学院的菲奥娜·哈里森(Fiona Harrison)。菲奥娜认真考虑了这个想法,也对这个想法感到兴奋,他说:“一开始,我觉得这个想法很疯狂,我们为什么要用有史以来对高能X射线最敏感、设计用来观测遥远宇宙的望远镜,来观测我们的后院?”不过,史密斯最终说服了菲奥娜,因为理论学家预测的瞬时模糊X射线只能被NuSTAR观测到。

尽管对于很多望远镜,诸如NASA的Chandra X射线天文台,太阳太亮,但NuSTAR却可以在不伤害自身探测器的前提下安全观测太阳。太阳亮度依赖于太阳大气的温度,太阳没有NuSTAR探测的高能X射线那么亮。NuSTAR拍摄的第一张太阳图片表明它可以收集太阳的数据。它拍摄的图片也能解释太阳黑子引人注目的高温:形象称之为太阳上的冷、黑补丁。

在未来的太阳周期,太阳风会减弱,这时的图片会提供更好的数据。史密斯因此说:“当太阳安静时,我们会获得很多成功,而太阳活动在接下来几年会变弱。”

有了NuSTAR的高能视图,科学家还有可能抓拍到假定的毫微耀斑——太阳巨大耀斑的小版本,和带电粒子、高能辐射一起喷发。而如果毫微耀斑存在,就可能解释太阳外层大气(主要指日冕)极热的原因。这是一个被称作日冕加热的谜团:日冕平均温度100万摄氏度,而太阳表面温度只有6000摄氏度,日冕就像从太阳这个冰块里面冒出的火。而毫微耀斑和耀斑,可能都是这种超高温的来源。

因此,如果NuSTAR可以找到活动的毫微耀斑,就可能解决这个几十年的老问题。史密斯说:“NuSTAR对于太阳大气的最微小X射线活动都极其敏感,也包括可能的毫微耀斑。” 此外,它还能寻找假设的暗物质轴粒子。我们所熟悉的物质,比如桌椅,行星和恒星,其实只是宇宙的很小一部分,宇宙中的暗物质是普通物质的5倍。虽然通过万有引力检测到了暗物质,但它的组成仍然未知。寻找暗物质的过程将很漫长,但NuSTAR是有可能发现轴粒子——暗物质的最佳候选之一。轴粒子也可能是太阳核内的一小部分X射线。

虽然NuSTAR未来会继续观测太阳,但也会继续搜寻银河系,探索黑洞,超新星残骸,以及其它太阳系外的极端物体。

前段时间,在观测到24年内最大太阳黑子后,科学家警告说它可能会产生一系列对地球有害的太阳耀斑。这个太阳黑子之前叫做12192活动区域,从去年10月开始面对地球,不过好在没有产生任何CME。CME是太阳系最强的能量事件,它包括巨大的等离子体泡沫和从太阳表面被喷到外太空的磁场。NASA的科学家霍利·吉尔伯特(Holly Gilbert)在视频采访中告诉Space.com:“12192区域已经反转过来重新面对地球,很有可能产生CME。尽管太阳耀斑可能变小了,但它很有可能产生更多的CME。此外,根据磁场和太阳黑子的结构,我们认为很有可能产生中级耀斑。”

太阳黑子的磁场可以储存大量能量,但回旋的磁场线缠在一起后,会导致耀斑爆发并将能量释放。根据Gilbert博士介绍,这个太阳黑子在1874年以来记录的32908个区域中排行33,有10个地球大。10月和11月早期,这个和木星大小的太阳黑子产生了六个爆发,之后它却消失了两个星期。

因为这个太阳黑子可能产生CME,而当足够大的CME进入地球周围的磁场并将它撕烂后,就会发生太阳超级风暴。这会在地面和天轴线引发极大电流,进而产生大范围的停电事故,并严重损害重要电力部件。所以本年年初,国际合作小组Solarmax的成员阿什利·戴尔(Ashley Dale)警告说:“太阳的超级风暴可能对地球生命产生灾难性的长期威胁。”在布里斯托大学(University of Bristol)进行空间工程研究的戴尔博士则说:“极强太阳风暴接近地球只是一个时间问题。这种风暴会对通信系统和电力供应造成严重破坏,对交通、环境卫生和医药造成破坏。而没有电,人们都不能到加油站加油、从自动提款机取款或者在线支付。供水和下水道也会受到影响,城市的流行病会爆发,已经消失几世纪的疾病也可能重新流行。”

史上有记录的最大太阳超级风暴卡灵顿事件发生在1859年,它以发现这次太阳耀斑的英国天文学家理查德·卡灵顿(Richard Carrington)命名。这次大规模CME释放的能量等同于100亿个广岛原子弹,它向地球投射的带电粒子速度高达3000公里/秒,质量大约1万亿公斤。但是,它对人类的影响有限,因为当时的电力设施只有大约20万公里的电报线。

戴尔博士还说这种天文事件不仅是威胁,而且人类无法避免。NASA的科学家预测地球平均150年就有一次卡灵顿级别事件。而这个时间已经超过了5年,接下来十年发生类似事件的概率高达12%。(愿愿)

文章来源:新浪科技
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