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科普:太阳物理学

文章发表于2024-07-09 09:18:24,归属【科技前沿】分类,已有67人阅读

科技前沿

太阳物理学

KIPAC成员与斯坦福太阳观测小组一起参与太阳物理的观测和理论研究。他们重点研究太阳的特征,从太阳核心的剧烈过程到太阳风变化的来源,特别强调理解太阳的变化(例如,确定太阳黑子周期(11年)的原因)以及它如何影响地球的。

 

仪器

斯坦福大学的太阳能小组由大约20名科学家和工作人员组成,他们操作着斯坦福山的威尔科克斯太阳天文台(WSO)、太阳和日光层天文台(SOHO)上现已退役的迈克尔逊多普勒成像仪(MDI),以及太阳动力学天文台(SDO)上的日震和磁成像仪(HMI)。作为SDO计划的一部分,太阳集团运营联合科学操作中心(JSOC),该中心提供分析能力,并容纳WSO、MDI、HDI和大气成像组件(AIA)的数据档案,AIA是与洛克希德·马丁太阳天体物理实验室合作开发的另一种SDO仪器。这个档案是现存最广泛的太阳数据集合之一;例如,WSO的数据可以追溯到1975年。

 

研究

太阳集团的研究人员使用HMI多普勒图,它提供了太阳表面运动的趋势,从而深入了解太阳内部的运动。这一研究领域被称为日震学,类似于地球地震学。多普勒图数据帮助科学家开发新的方法来测量等离子体流、热结构,并可能探测到整个太阳对流区到光球层的磁场。连续收集的HMI数据还提供了从太阳周期(11年)到几分钟持续时间的时间尺度上发生的过程的洞察力。外对流区的磁流体动力学模拟使探索波、磁场和对流湍流之间的近表面相互作用成为可能。研究人员可以测量作为太阳发电机背后驱动力的子午流,也可以用新的方法来探测近地表的运动。

HMI磁图,绘制了太阳表面的磁场图——既可以单独绘制,也可以与AIA仪器的日冕图像相结合——研究人员研究了磁场变化与日冕等离子体的相互作用,目的是了解如何估计耀斑和日冕物质抛射的发生概率。耀斑和日冕物质抛射是空间天气许多重要方面的来源。

太阳集团的研究人员也对太阳周期及其从一个十年到下一个十年的变化感兴趣。来自WSO的45年数据可以比较近半个世纪的大规模磁场,支持对数百年历史数据的检查,并有助于将发电机模型应用在真实的太阳上。

 

SDO之外

除了来自斯坦福大学主导的三种太阳观测仪器HMI、MDI和WSO的数据外,太阳能小组成员还参与分析和解释来自其他地面项目和空间仪器的数据。例如,KIPAC教授Philip Scherrer是偏振和日地震成像仪的联合研究员,这是ESA/NASA于2020年2月9日发射的太阳轨道器上的一种仪器,而KIPAC的工作人员科学家Todd Hoeksma是太阳轨道器磁力计的联合研究员。

太阳能集团提议建立一个未来的科学中心,作为DRIVE项目的一部分,已经被选中进一步发展。DRIVE专注于支持太阳物理学领域的大型项目,这些项目需要广泛的团队合作来提供突破性的科学。