科普知识---关于世界和中国对太阳探测工程的进展

文/潘长宏

2021年3月17日

太阳大都非常熟悉，万物生长靠太阳。太阳是一颗不断发光和热的恒星。关于太阳探测工程，这是个从上世纪六十年代就开始了的工程。自上世纪60年代以来，世界各国已经先后发射了70多颗太阳探测卫星。2018年，备受瞩目的美国帕克太阳探测器发射升空，它以前所未有的近距离对太阳进行观测，并已经获取了相当的成果。

而探日工程就不是一个简单的事儿了，我国将在2022年发射这样的一种卫星，携带3台仪器，一个叫全日面矢量磁像仪，专门观测太阳磁场；一个叫硬X射线成像仪，专门观测太阳耀斑（硬X射线成像仪比国际同类仪器探头数目要多，有99个探测器，X射线光子需要穿过光栅中的缝隙，而最窄的缝隙只有18微米，比头发丝还要细）；一个叫莱曼阿尔法太阳望远镜，专门观测日冕物质抛射。

那么，太阳距离我们所在的地球多远呢？有科学估算数据称约1.5亿公里的太空中，太阳时时刻刻都在发光发热，穿透大气，为蔚蓝的地球或其他星球带来光明与热量。

太阳，是与人类关系最密切的恒星，也是唯一一颗人类当前可以详细研究的恒星，通过对太阳的详细研究，我们能更深层次地了解太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射（一磁两暴）。

为什么要在空间进行太阳探测？由于地球存在大气层，在地面只能观测到太阳可见光和有限的射电辐射，它们在宽广的太阳辐射波谱中只占很小的一部分。而更多波段辐射，比如大部分紫外和红外线、X射线和伽马射线等高能辐射，在到达地面前就被地球大气吸收掉了。2021—2022年正处于第二十五个太阳活动周期的开始阶段，太阳黑子将越来越多，太阳磁场也会越来越强，太阳的爆发会增加，预期在2025年前后达到峰值，ASO-S卫星2022年发射应该是一个非常好的时机，能够观测到一个较为完整的太阳周期。ASO-S卫星将在距离地表720公里的太阳同步轨道运行，该轨道穿过地球的南极和北极，倾角在98度，这个角度能够确保卫星24小时连续不断地观测到太阳。ASO-S卫星的预期在轨运行时间将不少于4年。

ASO-S卫星工程首席科学家、中国科学院紫金山天文台研究员甘为群说： “目前，我国第一颗综合性太阳探测卫星——先进天基太阳天文台（ASO-S），即将进入正样研制阶段。有望于2022年发射升空，届时将详细记录第二十五个太阳活动周的“太阳风暴”，并及时预报太阳爆发对地球的可能影响。

科学家们关于太阳形成说是这样的： 大约46亿年前，在距离银河系中心约2.6万光年之处的螺旋臂上，一团分子云开始在自身的引力作用下坍缩，并逐渐形成了今天我们所熟悉的太阳。其实从古至今，太阳引发了人类太多的思考，我们对这颗耀眼的恒星充满了好奇。不过，人们最为关心的问题总是绕不开太阳对地球造成的影响。

有史料记载：2003年10月31日，太阳爆发了一次强磁暴，使欧美的GOES、ACE、SOHO、WIND等一系列科学卫星都遭受了不同程度损害，导致全球卫星通讯受到干扰，GPS全球定位系统受到影响，定位精度出现了偏差，致使地面和空间一些需要即时通讯和定位的交通系统出现不同程度的瘫痪。

究其原因，就是太阳发射出大量带电高能粒子，对地球电磁环境造成严重破坏，其中尤以太阳黑子、耀斑和日冕物质抛射对地球电磁环境影响最为显著。太阳黑子存在于太阳光球表面，是磁场的聚集之处，借助现代科技，科学家们观测到太阳黑子的数量和位置每隔11年就会出现周期性的变化。太阳耀斑则是一种强烈的辐射爆炸，是太阳系中最激烈的局地爆炸事件，它所辐射出的光的波长横跨整个电磁波谱。日冕物质抛射则是太阳释放能量的另一种形式，一次巨大的日冕物质抛射可让数十亿吨的物质短时间内离开太阳。