十年来我们从NASA的SDO了解到的十件事

2020年2月,美国国家航空航天局(NASA)的太阳动力学天文台(SDO)庆祝其在太空的第10年。在过去的十年中,飞船一直注视着太阳,研究太阳如何产生太阳活动并驱动太空天气-太空中影响整个太阳系(包括地球)的动态条件。

自2010年2月11日发射以来,SDO已收集了数百万颗距我们最近的恒星的科学图像,为科学家们提供了对其工作原理的新见解。 SDO对太阳的测量-从内部到大气,磁场和能量输出-极大地有助于我们了解离我们最近的恒星。 SDO的图像也变得具有标志性-如果您曾经在阳光下看到过近距离的活动,则很可能来自SDO图像。

SDO在太空的漫长职业生涯使其能够目睹几乎整个太阳周期,即太阳活动的11年周期。以下是SDO多年来成就的一些亮点。

1.梦幻般的耀斑

SDO目睹了无数惊人的耀斑-从太阳表面释放的巨大等离子体爆发-其中许多已经成为我们最近恒星凶猛的标志性图像。在最初的一年半中,SDO观测到近200次太阳耀斑,这使科学家能够发现一种模式。他们注意到,大约有15%的耀斑具有“后期耀斑”,会在初始耀斑后几分钟到几小时消失。通过研究这一特殊课程,科学家们对太阳爆发时产生了多少能量有了更好的了解。

2.太阳龙卷风

2012年2月,SDO捕获了显示太阳表面奇怪的等离子体龙卷风的图像。后来的观察发现,这些龙卷风是由旋转等离子体的磁场产生的,它们可以以每小时186,000英里的速度旋转。在地球上,龙卷风只能达到每小时300英里的速度。

3.巨浪

太阳表面上不断涌动的等离子体海可产生巨大的波,以每小时300万英里的速度在太阳周围传播。这些波被称为EIT波,是在太阳和太阳物理学天文台航天器上首次发现它们的同名仪器之后被命名为EIT波,在2010年由SDO高分辨率成像。这些观测结果首次显示了波如何在表面上移动。科学家怀疑这些波是由日冕物质抛射驱动的,这些抛射将等离子云从太阳表面喷出,进入了太阳系。

4.可燃彗星

多年来,SDO观看了两颗彗星在阳光下飞翔。 2011年12月,科学家观察到洛夫乔伊彗星成功通过了太阳表面上方516,000英里的强烈加热而幸免于难。 2013年的ISON彗星无法幸免。通过这样的观察,SDO为科学家提供了有关太阳如何与彗星相互作用的新信息。

5.全球流通

没有坚固的表面,整个太阳由于试图逃逸的强烈热量和太阳的旋转而不断流动。在中纬度处移动的是称为子午线环流的大规模环流模式。 SDO的观察表明,这些循环比科学家最初认为的要复杂得多,并且与黑子的产生有关。这些循环模式甚至可以解释为什么一个半球有时会比另一个半球拥有更多的黑子。

6.预测未来

太阳从日冕物质抛射或CME中倾泻出的物质以及太阳风在整个太阳系中的速度。当它们与地球的磁性环境相互作用时,它们会诱发太空天气,这可能对航天器和宇航员造成危害。 NASA科学家使用SD​​O的数据,研究了CME在太阳系中移动时的路径建模,以便预测其对地球的潜在影响。太阳观测的长期基线还帮助科学家形成了额外的机器学习模型,以试图预测太阳何时会释放出CME。

7.冠状调光

太阳稀疏的过热外部大气(电晕)有时会变暗。研究日冕变暗的科学家发现,它们与CME有关,而CME是严重的太空天气事件的主要驱动因素,这些事件可能会损坏卫星并伤害宇航员。通过对用SDO观测到的大量事件进行统计分析,科学家们能够计算出地球定向CME(最危险的一种)的质量和速度。通过将日光变暗与CME的大小联系起来,科学家希望能够研究其他恒星周围的空间天气影响,这些恒星太遥远而无法直接测量其CME。

十年来我们从NASA的SDO了解到的十件事

8.太阳周期的死亡和出生

经过十多年的观察,SDO现在已经看到了将近11年的完整太阳周期。从太阳周期24的开始附近开始,SDO观察太阳的活动逐渐增加到太阳最大值,然后逐渐衰减到当前正在进行的太阳最小值。这些多年的观测结果有助于科学家理解指示一个太阳周期减少和另一个太阳周期开始的信号。

9.极冠孔

有时,太阳表面会被称为日冕孔的大型深色斑点所标记,那里极低的紫外线发射率很低。与太阳的磁场有关,这些空穴遵循太阳周期,并在太阳最大时增加。当它们在太阳的顶部和底部形成时,它们被称为极日冕孔,SDO科学家能够利用它们的消失来确定何时太阳磁场反转-这是太阳何时达到太阳最大值的关键指标。

10.新的电磁爆炸

在2019年12月的十年末,SDO观测使科学家能够发现一种全新的电磁爆炸。这种特殊的类型称为自发磁重连(相对于以前观察到的更常见的磁重连形式),有助于确认已有数十年历史的理论。它还可以帮助科学家了解为什么太阳大气如此热,可以更好地预测太空天气,并在受控聚变和实验室等离子体实验方面取得突破。

在第10年中,SDO将与ESA-NASA的新联合任务“太阳轨道器”一起加入。有了倾斜的轨道,太阳轨道器将能够看到SDO覆盖范围有限的极地地区。太阳轨道器还具有互补的仪器,使这两个任务可以一起工作,以在太阳可见表面以下创建结构的3D图像,从而使科学家对未来几年的太阳活动有了更深入的了解。