太阳高挂起，宇宙气象新：
望远镜眼中的太阳
太阳正在醒来，而世界上最大的太阳望远镜正在观察它！
科学家们很快将解开更大的谜团
随着世界上最大太阳望远镜的正式启用，科学家们已经迫不及待地想要观察愈发活跃的太阳，以及加深对宇宙气候威胁的了解。
DKIST太阳望远镜位于夏威夷，联同其他的太阳望远镜（其中最知名的是NASA的帕克太阳探测器以及ESA的太阳轨道飞行器），于今年年初启用观测。在两个方面上来说，启用的时间非常合适：太阳的活跃程度正在增加，且天文爱好者们将可以在2023和2024两年中看到日蚀。
“我们将迎来一个激动人心的一年半，”加里·布莱克在美国地球物理联合会（AGU）上周二（十二月十三号）在芝加哥及线上举行的新闻发布会上说。他是国家太阳天文观测台的项目总监，这其中就包括了DKIST。
DKIST位于毛伊岛上，隶属于美国国家科学基金会NSF。对太阳大气层的上半部分（或日冕）的观测功能包含在了它的设计中，主要用于观测太阳的磁场。
“DKIST太阳望远镜善于放大那些局部非常重要的细节，”布莱克说。“现在我们具备了比较理论与实际上太阳表面的能力，这实在是振奋人心，这一定能推进科学的前进。”
太阳望远镜的处女作是些极好的照片，内容是位于太阳表面的爆米花似的米粒组织，发布于2020年一月，尽管新冠把DKIST的启用推迟至今年。DKIST在十二月十二号发布了它的第一组数据，以及观测所得的最新视频。
视频中展示了色球层上的米粒组织，就在太阳可见表面的上方。“你能看见正在发生的这一系列美妙的动态，”布莱克说。在每一个米粒中，炎热的等离子体从太阳中心升腾起来，冷却后再沿着米粒之间的网格坠落回去。
科学家们认为这些米粒组织是太阳未解之谜中的关键一环：为什么日冕有如此高温？太阳可见的表面 —— 也被称为色球层 —— 它的温度在7，460 到11，000华氏度之间 （4，125 到 6，125 摄氏度）。但在日冕中，温度可飙升至350 万华氏度（200摄氏度）。
“这就好比在你离开一个壁炉后，它变得有原先的一百倍热，”在NASA马里兰州戈达德太空飞行中心工作的天体物理学家尼古莱·怀尔在新闻发布会上说。
那个灼热的谜团不仅吸引了DKIST的注意，同时关注它的还有2018年发射的NASA的帕克太阳探测飞船，以及2020年发射的NASA/ESA 联合太阳轨道飞行器。这三个项目已经开始合作，且DKIST发布的新视频就来自于这个夏天与帕克太阳探测仪的合作 —— 具体说来，就是六月一日那次经过太阳的近距离飞行。
米粒组织或许也在第二个谜团中发挥了作用。太阳风是一股持续从太阳流入宇宙的带电粒子流，有着一百万英里每小时的速度（160万公里/小时），怀尔说道，尽管科学家们并不确定这些粒子是怎么变得这样快的。“所以等离子体不停地攻击着地球。我甚至还没讲到太阳风暴呢，”怀尔说道。“这只是普通一天中的太阳。”
来自太阳的气象
理解太阳的工作机制并不只是个学术上的问题。尽管距离它有九千三百万米远（1500千米），太阳的一举一动都在通过一系列的现象影响着地球上的生命 —— 科学家们称它们为宇宙气象。
宇宙气象包括了大量电磁辐射的爆发，称为太阳耀斑，以及向宇宙射出大量等离子体的活动 ——日冕物质抛射（CMEs）。宇宙气象事件的频率正随着11年的太阳周期而上升，变得更加激烈；最近，太阳的活动次数变得更频繁，而根据预测，太阳活动的最高峰是2025年。
宇宙气象会伤害到国际空间站里的宇航员、破坏工作中的卫星，以及干扰无线电通讯；强烈的宇宙气象甚至会破坏地球上的电网。
“了解宇宙气象对我们全球的经济都很重要，因为太阳风暴能够影响我们日常所依赖的高科技，” 埃尔赛义德·塔拉特在发布会上说。塔拉特是美国国家海洋和大气管理局卫星数据项目、规划和分析办公室的总监。
他提到SpaceX在二月份的教训，那时有40个属于星链互联网的卫星在发射后不久就烧毁于大气层，起因是一次太阳风暴提升了卫星们原本所在海拔的大气层的密度。“哪怕是温和的宇宙气象活动都会对我们不利，因为我们正在通过基础设施推动科技的发展。”
这就是为什么科学家们想要能够预测宇宙气象，就像我们地球上的天气一样：为了未雨绸缪。但是现在，科学家们对太阳的了解并不足以让他们能做出任何预测。
“基本上我们现在只能在观测到太阳上的爆炸时才做出反应，”塔拉特说。任何天气预报都不想要这种效果。“我们真正想做到的是预测太阳风暴的能力，”他说。“而这意味着我们知识的强大跃进。”
科学家们知道从太阳发散出的任何物质都需要三天的时间到达地球，他们可以大致了解哪些活动可能会向我们袭来。另外，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）也在运行着深空气候观测卫星DSCOVR（发射于2015年）。DSCOVR驻留在距地球大概100 万英里（150 万公里）的太空，朝向太阳，它能够在任何东西飞来的15分钟（至多一个小时）前发出预警。
这很难算是预报。“在达到预期效果之前，我们显然需要做很多科学工作，”塔拉特说。
日蚀
幸好，太阳系会在接下来的几年里给科学家们提供两次耐人寻味的契机。
天文观测者们开始准备不久后的两次日蚀：一次是2023年十月将经过美国西部的日环食，以及一次2024年四月将从墨西哥开始，然后从美国南部到东北部可见的日全食
日蚀是天文奇观，但他们同时也是稀有的探索机会，因为月亮挡住了太阳的主体，让科学家们能够真正瞥见纤细的日冕。DKIST装载有了一个模仿日蚀的装置，叫日冕仪，但是人工日食并不能与真正的日蚀相媲美。怀尔说，“月球天生能胜任这项工作，” 尤其是日全食可以让我们更好地观察中日冕。
美国的观测者们在 2017 年八月穿越该国的日全食期间瞥见了日冕。当时，太阳很安静，接近其活动周期的低点，即 2019 年底。
“与 2017 年日食形成鲜明对比的是，2024 年日食将接近太阳活动高峰期，这将是一个非常酷的时机，因为两次日食处于太阳周期的不同时段，”怀尔说。“这是一件很酷的事情，我们以相同的方式但在其周期的不同阶段看到它。
BY:Meghan Bartels
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自：https://www.space.com/solar-cycle-science-eclipses-observatories
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