正在阅读:草原“天眼” 张目对日 为太阳做CT
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

草原“天眼” 张目对日 为太阳做CT

来源:金沙2020网上投注2019-10-09 16:40

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  在我国北方内蒙古自治区锡林郭勒盟正镶白旗,有一片10平方公里范围的抛物面天线阵列,这就是草原“天眼”——明安图射电频谱日像仪(MingantU SpEctral Radioheliograph, 缩写为MUSER)。

草原“天眼” 张目对日 为太阳做CT

  图1 MUSER中心区天线阵 (摄影:颜毅华)

  MUSER用来做什么?

  MUSER坐落在距正镶白旗政府驻地明安图镇中心30公里远的明安图观测基地内,位于东经115°15′,北纬42°12′处,海拔1365米,于2009年开始建设并于2013年底竣工。之所以选择这里建设这么大的射电日像仪阵列,除了因为当地良好的无线电环境能满足频谱日像仪的观测研究条件,还因为明安图镇是清代杰出蒙古族天文学家明安图的故乡。

草原“天眼” 张目对日 为太阳做CT

  图2 MUSER三维模型图 (制图:国家天文台)

  MUSER由分列于三条阿基米德螺旋线的100面抛物面天线组成,其中包括40面4.5米口径天线和60面2米口径天线,最远的两个天线相距3.2公里。这是国际上首次实现在厘米-分米波段上同时以高时间、高空间和高频率分辨率的探测,首次形成太阳能量初始释放区的瞬间“三维”观测,类似于给太阳做快速CT,将填补日冕物质抛射(CME)在射电波段成像观测的科学空白。

  CME、耀斑活动及伴随的太阳高能粒子事件,是现代太阳物理研究的核心科学问题。而太阳剧烈活动产生灾害性空间天气事件,则是空间环境监测的主要对象。图3示意了不同波段观测大致对应的太阳大气高度范围,射电波段观测能够无缝隙地提供太阳扰动在整个日地范围内信息,对于太阳物理和空间天气研究具有重要意义。

草原“天眼” 张目对日 为太阳做CT

  图3 不同波段观测大致对应的太阳大气高度,X射线、紫外、可见光和红外均为能段、窄频段或谱线观测,所对应的太阳大气高度范围较小,而射电波段则对应从色球、日冕到广阔的行星际空间。(底图:NASA网站)

  用这么大的阵列望远镜来看太阳,和普通光学望远镜观测到的太阳可是完全不一样的。图4是不同波段观测到的太阳像,左一是MUSER在1.7GHz频率附近观测到的太阳像,其余三图分别是美国太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory,缩写为SDO)观测到的可见光波段的太阳像、紫外波长171?的太阳像和HMI全日面磁图。由瑞利判据,望远镜成像的空间分辨率=1.22×λ/D,λ是电波波长,D是望远镜口径。射电波段波长是光学波段波长的103~10?倍,相同口径其空间分辨率显着低于光学波段,因而射电波段看到的太阳像更弥散。

草原“天眼” 张目对日 为太阳做CT

  图4 射电波段、可见光、紫外和光球磁场测量的太阳像比较

  四季风景各不同的MUSER

  MUSER所处的观测基地具有蒙古草原的气候环境,四季景象各有特色。春天总是来得很晚,又那么短暂。冰雪消融后,露出一层薄薄的枯草甸,春寒料峭,小草坚挺着嫩芽。即使已临晚春,也要细看才能感受到春天已来临(如图5)。

  月份:4月中旬-6月初

  平均气温:5-20度

  观测时长:8-9小时

草原“天眼” 张目对日 为太阳做CT

  图5 观测基地的春天 (摄影:颜毅华)

  夏天来得一样晚,一样的短暂。这里的夏天空气清新,气温凉爽,蓝天白云,碧草依依,草原舒展又宁静(图6)。远远望去山坡上的羊群,好似片片白云飘绕,又好似粒粒珍珠撒落。夏天是基地最繁忙热闹的季节,每个夏季都有上万人次的天文爱好者和游客览胜观星,或看雨后彩虹(图7),或看落日晚霞(图8),或在晴朗无月的夜晚,享受寂静美艳的星夜银拱(图9)。每年的8月13日前后,亮丽的英仙座流星雨(图10)登场,吸引着数以千计的天文爱好者。

  月份:6月中旬-8月中旬

  平均气温:20~25度

  观测时长:9-10小时

草原“天眼” 张目对日 为太阳做CT

  图6 观测基地的夏天 (摄影:颜毅华)

草原“天眼” 张目对日 为太阳做CT

  图7 雨后双虹 (摄影:谭程明)

草原“天眼” 张目对日 为太阳做CT

  图8 列阵望霞 (摄影:谭程明)

草原“天眼” 张目对日 为太阳做CT

  图9 星夜银拱 (摄影合成:徐成)

草原“天眼” 张目对日 为太阳做CT

  图10 英仙座流星雨 (摄影合成:徐成)

  秋天来得略早,又那么悠然。这里是一片金黄的世界(图11),微风吹来,草原翻卷起层层波浪,散发出一阵阵扑鼻的清香。观测基地的初秋夜晚,还不至于冷得缩手冻脚,依然是观星的好时节。

  月份:8月底-10月初

  气温:5-20度

  观测时长:8-9小时

草原“天眼” 张目对日 为太阳做CT

  图11 观测基地的秋天 (摄影:颜毅华)

  冬天总是早早的来临,又迟迟不肯离去。“漫天雪花飞舞”的景象其实不常见,因为当地干旱,雪花结成冰晶,像白花花的盐铺在草原上(图12),整个冬天都很难融化。对观测基地影响最大的是“白毛风”,漫天飞沙似的雪粒刮到观测楼门口,厚厚的积雪堆到比人还高,堵住了出口(图13)。但有的时候,奇幻的日晕则为孤独寒冷的基地带来一抹壮丽的景象(图14)。凌冽的寒冬,抵挡不住天文学家探索太空的热情追寻。

  月份:10月中旬-次年4月中旬

  平均气温:-20 ~5度

  观测时长:7-8小时

草原“天眼” 张目对日 为太阳做CT

  图12 观测基地的冬天 (摄影:颜毅华)

草原“天眼” 张目对日 为太阳做CT

  图13 观测楼门前的积雪 (摄影:颜毅华)

草原“天眼” 张目对日 为太阳做CT

  图14 冬季日晕 (摄影:颜毅华)

  从选址到建站,从一片苍茫到百机列阵,从样机实验到常规观测,16年来,经历多少飞沙严寒的极端天气。正是科研人员的坚守,而今百架天线,寒风中依然列阵监测来自太阳的阵阵电波。

  如今,MUSER成功观测积累了800余天超过300Tb的数据,观测到了70余个太阳射电爆发,为太阳物理和空间环境监测积累了国际上独一无二的太阳射电多层快速“CT”诊断数据,为探索太阳爆发的前兆信号并追踪爆发的起源揭开了新篇章!

  作者:颜毅华,中国科学院国家天文台太阳物理研究部主任、明安图观测基地首席研究员,主要从事空间天文和太阳物理研究,主持研制了MUSER;谭程明,中国科学院国家天文台副研究员,负责MUSER观测和频谱数据处理。

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

新闻表情排行 /
  • 开心
    ?
    0
  • 难过
    ?
    0
  • 点赞
    ?
    0
  • 飘过
    ?
    0

视觉焦点

  • 苗山脱贫影像志——书香筑梦暖童心

  • 海盐收获 缤纷如画

独家策划

推荐阅读
美国伍兹霍尔海洋学研究所一项研究表明,聚苯乙烯暴露于阳光下,可能会在几十年到几百内降解,而不是像以前科学家设想的能在环境中持续存在数千年。
2019-10-12 13:24
长期以来,司母戊鼎一直被认为是中国青铜时代最大的青铜器,甚至写进了中学历史教科书。同样在孝民屯铸铜作坊,考古专家还发现一件用于铸造青铜鼎足的陶模,其直径也大于司母戊鼎足直径,其足底直径约16厘米。
2019-10-12 13:22
记者从中国科大获悉,该校郭光灿院士团队李传锋、许小冶等人与其合作者合作,首次提出并实验实现了多体非局域波函数的直接测量。研究组在实验上利用双光子超纠缠成功演示了双光子非局域波函数的直接测量。
2019-10-12 13:18
包括5G智能驾驶、5G+VR健身、5G远程控制等技术纷纷亮相。当日,2019中国国际数字经济博览会在河北省石家庄市开幕,包括5G智能驾驶、5G+VR健身、5G远程控制等技术纷纷亮相。
2019-10-12 13:11
美国东部时间11日14时23分(北京时间12日2时23分),美国宇航员克里斯蒂娜·科赫和安德鲁·摩根完成了今年空间站的第七次太空行走,用时6小时45分。
2019-10-12 13:10
研究团队使用鱼线、纺织线等耐久性更强的刚性高分子材料也实现了制冷效果,且相同形变下的降温效果比橡胶更强。研究人员据此制作了一个冰箱模型,用3根镍钛合金丝给流动的水降温,解捻每厘米0.87转即可获得7.7摄氏度的降温。
2019-10-12 13:08
此次会议对进一步加强时间频率领域信息交流与技术合作、助力国家时间频率体系建设起到了积极推动作用。
2019-10-12 10:57
此次大会将进行为期三天的飞行特技表演,同时静态展出百余架各类飞行器。此次大会将进行为期三天的飞行特技表演,同时静态展出百余架各类飞行器。
2019-10-12 09:51
10月12日至15日,第五届中国“互联网+”大学生创新创业大赛总决赛将在杭州举行。4年来,在陈文彬团队的努力下,茅坪乡新增黄桃种植面积3000余亩、黄桃基地5个,解决百人就业问题,为农户增收逾万元。
2019-10-12 09:49
该会议由中华医学会、中华医学会放射肿瘤治疗学分会主办,国家癌症中心、中国医学科学院肿瘤医院深圳医院承办。此次大会共收到投稿1551篇,内容涵盖放射肿瘤学各个方面,反映了中国肿瘤学和放射肿瘤学领域的最新进展。
2019-10-12 09:47
铜质御制方矩象限仪为清康熙时期造办处制作,由底座、立柱(可调)、方盘(边长32厘米)、罗盘仪、游标、瞄准器、铅垂线组成。
2019-10-12 09:44
天宁沟特大桥位于甘肃省东部庆阳市宁县与正宁县交界处,大桥全长1138.08米,最大连续刚构跨径180米,最大薄壁空心墩墩高163米,其桩长、跨径、墩高、大体积承台在甘肃省居第一。
2019-10-12 09:38
”黄青说,由于低温等离子体局部带电,因此局部有氧化性、还原性,利用这种特性可以对环境污染进行治理。由于低温等离子体作用方式和产生物质的成分比较复杂,要做成能够使用的技术,一切都无从借鉴,必须从基础的研发开始起步。
2019-10-12 09:35
世界上首名进行太空行走的宇航员阿列克谢·列昂诺夫11日在莫斯科因病去世,享年85岁。
2019-10-12 09:32
记者从正在天津举行的2019中国国际矿业大会上获悉,与会嘉宾认为,露天矿是5G技术理想的落地场景之一,而“5G+无人驾驶”将成为我国矿山智能化发展的重要应用方向。
2019-10-12 09:31
别看这个设备体型不大,它的能耐却不小,不仅是海底地形地貌的优质“画像师”,还是称职的海底矿产宝藏“探测员”。
2019-10-12 09:30
美国航天局“电离层连接探索”航天器10日搭乘在万米高空中点火起飞的火箭进入轨道,探索地球与太空交界之处的“电离层”。
2019-10-12 09:28
中美科学家团队合作揭示了金属材料同时具备高强度和高塑性的内部机制,这一发现将为关键材料的性能优化设计和高性能合金研发提供支撑。研究人员介绍,高熵合金中独特的浓度波调控极为精细且具有连续性,是一种可控和高效的材料强韧化方法。
2019-10-11 11:07
把一块特殊的生物材料,制成仅有正常血管十分之一厚的柔性传感器,将其贴在血管或心脏周围,就可在体外设备清晰记录血栓形成初期、中期和末期全身血压的细微变化,精准确定血栓位置。
2019-10-11 11:07
以色列研究人员领衔的国际团队发现,40多万年前的史前人类已经学会保存食物。研究人员推测,因为以前主要的食物来源变得匮乏,这些史前人类才学会这些新的生活方式,进而发展出更为复杂的社会经济形态。
2019-10-11 11:06
加载更多