焦維新

太陽(yáng)也會(huì)發(fā)脾氣？

太陽(yáng)是宇宙中與人類(lèi)關(guān)系最密切的一顆恒星，在地球演化和人類(lèi)文明發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著不可替代的作用。太陽(yáng)給地球帶來(lái)光和熱，是維持地球上一切生命的源泉，地球大氣的循環(huán)、晝夜的交替、四季的輪轉(zhuǎn)、地球冷暖的變化都是太陽(yáng)作用的結(jié)果。

太陽(yáng)并不總是溫柔的，有時(shí)會(huì)發(fā)脾氣——發(fā)生爆發(fā)性活動(dòng)，即在短時(shí)間內(nèi)爆發(fā)式地釋放出巨大的能量。太陽(yáng)的活動(dòng)和條件幾乎在每個(gè)時(shí)間尺度上都不同，太陽(yáng)磁場(chǎng)大約每22年會(huì)發(fā)生一次完全的方向變化，會(huì)產(chǎn)生大約11年的太陽(yáng)活動(dòng)周期。隨著磁場(chǎng)變得越來(lái)越復(fù)雜，它會(huì)在太陽(yáng)表面附近釋放能量，即以太陽(yáng)耀斑、日冕物質(zhì)拋射或極快的帶電粒子釋放的形式出現(xiàn)，這些就是太陽(yáng)的爆發(fā)性活動(dòng)。

太陽(yáng)的爆發(fā)性活動(dòng)不會(huì)像地震、暴雨那樣給人類(lèi)帶來(lái)直接的、巨大的災(zāi)難，這個(gè)大可放心。但由于人類(lèi)進(jìn)入太空時(shí)代已經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，對(duì)各種衛(wèi)星以及導(dǎo)航、定位、通信等高科技系統(tǒng)的依賴(lài)性越來(lái)越強(qiáng)，而衛(wèi)星與高科技系統(tǒng)恰恰會(huì)受到太陽(yáng)活動(dòng)的直接影響，因此，太陽(yáng)的“發(fā)怒”會(huì)嚴(yán)重影響航天、導(dǎo)航、定位、通信等高科技系統(tǒng)。于是，觀測(cè)和預(yù)報(bào)太陽(yáng)的爆發(fā)性活動(dòng)就非常重要了。

2021年10月14日18時(shí)51分，中國(guó)成功發(fā)射首顆太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星羲和號(hào)

離太陽(yáng)越來(lái)越近的探日衛(wèi)星

自古以來(lái)，人們就關(guān)注太陽(yáng)，廣義的觀測(cè)可以追溯到上古時(shí)代，中國(guó)早在漢成帝河平元年（公元前28年）就有了肉眼觀測(cè)太陽(yáng)黑子的記錄。對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行系統(tǒng)觀測(cè)則始于1610年，即伽利略發(fā)明天文望遠(yuǎn)鏡后的第二年，人類(lèi)開(kāi)始用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)和記錄太陽(yáng)黑子，開(kāi)啟了太陽(yáng)科學(xué)觀測(cè)的時(shí)代。經(jīng)過(guò)400多年的發(fā)展，尤其自20世紀(jì)50年代末進(jìn)入太空時(shí)代以來(lái)，通過(guò)地基太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡和天基太陽(yáng)探測(cè)器的聯(lián)合觀測(cè)，人類(lèi)對(duì)太陽(yáng)有了全新認(rèn)識(shí)。

到目前為止，世界各國(guó)已經(jīng)發(fā)射了45顆太陽(yáng)探測(cè)器，即太陽(yáng)觀測(cè)衛(wèi)星。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，太陽(yáng)觀測(cè)衛(wèi)星的水平越來(lái)越高，而且越來(lái)越靠近太陽(yáng)觀測(cè)。例如，帕克太陽(yáng)探測(cè)器到太陽(yáng)表面最近距離只有太陽(yáng)半徑的8.86倍，比水星到太陽(yáng)的距離還近許多。

藝術(shù)家繪制的帕克太陽(yáng)探測(cè)器接近太陽(yáng)的概念圖（圖片來(lái)源/美國(guó)國(guó)家航空航天局）

羲和號(hào)的“金鑰匙”

2021年10月14日，中國(guó)第一顆太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星羲和號(hào)順利升空，打破了中國(guó)無(wú)太陽(yáng)探測(cè)專(zhuān)用衛(wèi)星的歷史，拉開(kāi)了中國(guó)太陽(yáng)空間探測(cè)的序幕。

羲和號(hào)的全名是“太陽(yáng)Hα光譜探測(cè)與雙超平臺(tái)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星”。Hα波段的光譜成像儀是羲和號(hào)觀測(cè)太陽(yáng)的“金鑰匙”，它專(zhuān)門(mén)觀測(cè)光球?qū)雍蜕驅(qū)樱趪?guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了全日面Hα波段的光譜成間小于60秒），我們可以獲得日面上近1600萬(wàn)個(gè)點(diǎn)的光譜信息，這是前所未有的。太陽(yáng)Hα譜線(xiàn)是研究太陽(yáng)活動(dòng)在光球和色球響應(yīng)時(shí)的最好譜線(xiàn)之一，對(duì)該譜線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可獲得太陽(yáng)爆發(fā)時(shí)的大氣溫度、速度等物理量的變化，研究其動(dòng)力學(xué)過(guò)程和物理機(jī)制。

在國(guó)際太陽(yáng)探測(cè)的熱潮中，中國(guó)相關(guān)科研工作也將更上一層樓。未來(lái)的“夸父”計(jì)劃是研制發(fā)射先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)衛(wèi)星，發(fā)射后將位于日地系統(tǒng)第一拉格朗日點(diǎn)——這是最佳位置，可以不間斷地觀測(cè)太陽(yáng)。該項(xiàng)目已納入中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)計(jì)劃，計(jì)劃于2022年發(fā)射。

（責(zé)任編輯/高琳 美術(shù)編輯/周游）