点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:太阳射电天文学——探测看不见的爆发过程
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

太阳射电天文学——探测看不见的爆发过程

来源:光明网2021-07-26 13:35

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  太阳射电天文学,简单地说就是利用射电望远镜观测研究太阳的一门学科。最早的射电天文学几乎就是从太阳射电观测中发端的。

  早在1869年,英国著名理论物理学家麦克斯韦提出,恒星可以在任何波段产生电磁辐射,包括射电波辐射。一些著名学者,包括发明家爱迪生和物理学家马克斯·普朗克先后指出,太阳应该能够产生射电波发射。1940年,美国科学家Grote Reber利用自制的9.45米口径的抛物面射电望远镜首次观测到在162MHz很强的太阳射电信号。1942年,正与德军鏖战的英军防空部队的米波炮瞄雷达突然接收到来自太阳的强烈信号干扰,后经分析发现该信号恰与太阳上的耀斑爆发事件密切相关,从此宣告了太阳射电天文学的诞生。

太阳射电天文学——探测看不见的爆发过程

图1. 最早开展太阳射电观测研究的美国科学家Grote Reber(1911-2002)(图源:百度)

  众所周知,望远镜的最小空间分辨角与波长成正比,与望远镜的口径成反比。由于射电波的波长是可见光的几万倍到数千万倍,如果我们希望达到光学望远镜那样的空间分辨率,就要求射电望远镜的口径是光学望远镜的数万倍到数千万倍!对于10厘米口径工作在500纳米波长的光学望远镜所获得的空间分辨率,工作在10厘米波段的射电望远镜的口径则必须达到200公里!这是一个几乎无法实施的超级工程!正因为如此,由于口径限制,我们迄今所获得的太阳射电图像几乎都是模糊的,远没有太阳光学图像那么清晰和震撼。

  那么,是不是太阳射电天文学就不重要了呢?

  事实正好相反,太阳射电天文学不但非常重要,对于太阳爆发的许多现象,它几乎就是唯一的研究手段!

  我们知道,太阳会不时地发生耀斑、日冕物质抛射等剧烈爆发事件,在这些事件中除了会抛射出大量高温等离子体云团外,还会释放出巨大的能量,加速并发射大量高能带电粒子。这些高能粒子在行星际空间的高速传播,对在轨运行的各种航天器、空间站、载人航天、卫星通讯、卫星导航以及地面的大型电网等高技术系统产生严重威胁,构成所谓灾害性空间天气事件。

  我们的光学望远镜,包括工作在可见光、紫外和近红外波段的太阳望远镜,对这些高能过程,尤其是高能粒子的加速和在空间的传播过程几乎都是看不见的。然而,在射电望远镜中,这些高能现象却能非常显著地表现为各式各样的射电爆发,如太阳射电I型暴、II型爆、III型爆、运动IV型爆等,其中,不同类型爆发背景上还存在大量频谱精细结构,例如斑马纹、纤维、鱼群、准周期脉动、尖峰群等结构。这些不同类型的太阳射电爆发以及不同的频谱精细结构分别对应着不同太阳物理过程中非热粒子的加速和传播过程。

  由图2中的对比可知,太阳射电爆发的辐射强度比宁静太阳和银河系背景辐射强数百倍到百万倍以上,具有非常灵敏的响应。因此,我们说太阳射电天文学可以探测到其他手段根本就看不见的太阳爆发过程。太阳射电观测与其他多波段观测相配合,是研究天体等离子体物理环境中爆发的触发机制、先兆特征、能量释放机制、粒子加速机制的重要途径。

太阳射电天文学——探测看不见的爆发过程

图2. 太阳射电爆发与宁静太阳和银河系背景辐射的对比(图源:Dulk, ARA&A, 1985)

  此外,太阳射电辐射占据了从亚毫米波到千米波的极宽频率范围,频率跨度达7个数量级以上,对应的辐射源区则覆盖了太阳光球、色球、日冕、直至行星际空间,不仅能对太阳爆发产生的高能粒子进行观测,还能对日冕物质抛射、行星际激波等在极稀薄的行星际空间的传播和演变进行追踪观测,这也是其他探测手段难为其力的。这对灾害性空间天气的监测和空间物理研究都是至关重要的。

太阳射电天文学——探测看不见的爆发过程

图3. 太阳射电辐射覆盖了从太阳到地球附近的广阔空间(图源:自制)

  作者简介:谭宝林,中国科学院国家天文台研究员,主要从事太阳射电天文学和等离子体天体物理学的研究和教学。

  文稿编辑:赵宇豪

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • AI带你畅游中国!“俑”闯60项世界遗产

  • 在世界人工智能大会 感受科技之美

独家策划

推荐阅读
上海开普勒机器人有限公司专注于将人形机器人应用于智能制造、仓储物流、智慧巡检等工业场景,以满足实际生产需求。展望未来,人形机器人将提高生产力,与人类高效合作,可能为许多行业带来革命性变革,创造新的价值定位和商业模式。
2025-07-28 09:28
智元机器人联合创始人、首席技术官彭志辉就带着机器人进行了一场别开生面的“人机对话”,展望了具身智能时代的人机关系。
2025-07-28 09:28
在产品研制阶段,科研人员重点针对能量高效汇聚—传输、月壤致密化输运等问题,开展了关键技术攻关。
2025-07-28 09:27
当日下午抵达位于青海省境内的长江源区通天河直门达河段,进行了多学科采样观测,这意味着2025年江源综合科考正式启动。
2025-07-28 09:25
英国《自然》周刊网站指出,招募研究人员和高技能人才是中国推动经济社会发展和实现科技自立自强的核心。经济合作与发展组织3月发布的报告显示,2023年中国研发投入已超过7800亿美元,达到美国96%的水平,10年前这一比例为72%。
2025-07-28 09:24
艾玛口中的“邦邦车”,是一台由中国企业邦邦机器人独立生产研发的智能辅助出行机器人。爬坡、颠簸路况行进、刹车制动……走进位于江苏省常州市天宁区的邦邦机器人研发中心,不少新产品正在进行多环节测试。
2025-07-28 09:24
盛夏时节,数千名科技精英正在浙江湖州西塞科学谷潜心攻关。作为湖州“五谷丰登”计划的首个“创谷”项目,西塞科学谷开园3年来累计引进省内外科技团队近40个、汇聚科技人才2600余名,成功入选全国首批“科创中国”创新基地。
2025-07-25 10:05
一台银灰色人形机器人在汽车生产车间内沉稳行进。2024年,深圳机器人产业集群企业数量达74032家,机器人上市企业34家、独角兽企业9家。
2025-07-25 10:05
24日中午12时许,“新舟”60民用搜救机顺利起飞,经过1小时20分飞行并完成预定验证科目后,平稳降落在西安阎良机场,顺利完成首次飞行。
2025-07-25 10:01
2016年4月,习近平总书记在安徽调研时强调:“当今世界科技革命和产业变革方兴未艾,我们要增强使命感,把创新作为最大政策,奋起直追,迎头赶上。”
2025-07-25 02:55
在移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学等新理论新技术的驱动下,人工智能正在对经济社会发展、国家治理等产生重大而深远的影响。
2025-07-25 02:55
近日,中国科学院南京地质古生物研究所科研人员对约4.36亿年前的志留纪早期腕足动物化石居群展开深入研究,首次揭示了这些远古海洋底栖生物如何利用刚毛来维持彼此间的“社交距离”
2025-07-24 03:15
在广袤的田野上,每一抔泥土都隐藏着一个微观的奇妙世界——数量庞大、种类繁多的微生物。
2025-07-24 03:15
雄伟的跨海大桥、海中的钻井平台……人类的脚步正延伸向深海。
2025-07-24 03:15
“孙女给我请了一个24小时‘家庭药师’,就在我的手机里。边聊天,边指导我用药,省心安心、方便管用!”视频中的高奶奶高兴地说。
2025-07-24 03:15
“中试”即中间试验,是科研成果从实验室跨越至生产线的关键桥梁。中试成功与否,对科技成果的转化和产业化具有重要意义。
2025-07-24 03:15
8月1日—8月30日,为市民带来国防科普与沉浸式军事体验的盛宴。
2025-07-23 15:19
如果未来20年我们能造出通用量子计算机,它将提供一种革命性的计算能力。
2025-07-23 09:20
在广州,年过八旬的老太太小心地穿上助行外骨骼机器人,在设备辅助下轻松登上楼梯。曾经科幻电影中的场景,正发生在我们今天的生活中。
2025-07-23 02:40
“智能电网可接纳高比例新能源”“地下空间深度开发与空中慢交通系统立体分流”“太空超大型设备实现在轨制造”“生态标签农产品比例提至40%以上”“脑机接口技术为脑功能损伤患者的康复带来福音”……
2025-07-23 02:40
加载更多