2029年有個跟太陽有關(guān)的大事要發(fā)生,中國要發(fā)射太陽極地軌道觀測站,咱們簡稱它SPO。
這玩意兒可不是普通探測器,它要去干一件人類從沒干過的事:直接觀測太陽南北兩極,目的是解開三個困擾科學家?guī)资甑碾y題。
之前咱們看太陽,跟從側(cè)面看籃球似的,總看不全。
因為地球和大部分探測器都待在一個叫“黃道面”的平面上,太陽兩極剛好在這個平面外頭,成了觀測“盲區(qū)”,之前也有過嘗試,比如1990年的尤利西斯號,雖然后來離開黃道面了,但它只能“掠著”兩極看,分辨率不夠,也沒待夠時間,好多細節(jié)沒抓著。
這次SPO不一樣,它要靠木星的引力當“彈弓”,把自己甩到傾角75度的軌道上,要是任務順利,后期還能調(diào)到80度,而且一待就是15年,反復飛掠兩極,這觀測條件可比以前強太多了。
為啥太陽兩極非看不可?藏著磁循環(huán)的關(guān)鍵線索
可能有人會問,不就是看個太陽兩極嗎,至于這么大動干戈?其實這里頭藏著太陽最核心的秘密,比如“太陽磁循環(huán)”。
簡單說,太陽每過11年,南北極的磁極就會倒過來,跟換電池正負極似的。
這個過程不光影響太陽黑子的多少,還直接關(guān)系到地球附近的“太空天氣”,比如太陽風暴一來,衛(wèi)星可能失靈,通信也會斷
之前科學家覺得,太陽的磁場是靠“發(fā)電機過程”產(chǎn)生的,就是太陽自轉(zhuǎn)不一樣快,再加上氣流循環(huán),就攢出磁場了,但后來用日震學觀測,發(fā)現(xiàn)對流層底部有股往極地走的氣流,這跟之前的理論對不上了。
這就像本來以為房子是用磚蓋的,結(jié)果發(fā)現(xiàn)墻里還有鋼筋,之前的模型根本沒法解釋。
而SPO帶了磁場和日震成像儀,能直接看極地的磁場長啥樣、等離子體怎么動,這些數(shù)據(jù)一出來,說不定就能把之前的理論修正過來,搞清楚磁極反轉(zhuǎn)到底是咋回事?
搞懂這個磁循環(huán)有多重要?舉個例子,2003年有次“萬圣節(jié)太陽風暴”,就是磁循環(huán)活躍期搞出來的,當時全球好多地方無線電斷了,衛(wèi)星出故障,美國加州電網(wǎng)都晃了晃。
要是能提前摸清磁循環(huán)的規(guī)律,就能早好幾年預測太陽啥時候“脾氣不好”,咱們的設備也能提前做好準備
SPO不光要解磁循環(huán)的謎,還得追著“快速太陽風”跑
這玩意兒是從太陽發(fā)出來的超音速帶電粒子流,主要從極地的日冕洞出來,速度快得很,能主導行星際空間的環(huán)境,還會沖擊地球的磁層。
但科學家一直沒搞明白,它到底是從日冕洞的羽流里來的,還是從羽流之間的空地來的?是靠波動推著走,還是靠磁場重新連接加速的?
本來想靠之前的探測器找答案,后來發(fā)現(xiàn)根本不行,那些探測器都在黃道面,看不到極地的細節(jié)。
這次SPO帶了極紫外望遠鏡和原位粒子探測器,望遠鏡能拍極地日冕的高清圖,粒子探測器能直接測太陽風的參數(shù),倆配合著用,就能從日冕一直追到行星際空間,看清楚快速太陽風從頭到尾是咋演化的
太空天氣預報要“升級”:SPO幫咱裝“全景攝像頭”
除了這倆科學問題,SPO還能幫咱們改善太空天氣預報,現(xiàn)在的預報有點像沒裝全景攝像頭,只能看到一部分,因為依賴的都是黃道面的觀測數(shù)據(jù),太陽上要是有日冕物質(zhì)拋射(就是太陽往外扔等離子體塊),根本沒法精準跟蹤它往哪兒飛。
2021年7月就出過這事兒,有次太陽耀斑之后,預報沒算到日冕物質(zhì)拋射會往側(cè)面飛,結(jié)果北美部分地區(qū)GPS信號斷了2小時,挺耽誤事的。
SPO帶了可見光日冕儀和甚大角日冕儀,能跟蹤日冕物質(zhì)拋射飛到45個太陽半徑的地方,差不多到地球軌道一半的距離。
而且它不是單打獨斗,還得跟NASA的SDO、歐洲的太陽軌道飛行器這些探測器合作,湊成一個“全球監(jiān)測網(wǎng)絡”。
這么一來,就像給太陽裝了一圈攝像頭,哪兒有動靜都能看著,以后預報太空天氣,能提前2到3天預警,準確率也能提上來不少。
這事兒不光是中國自己的事,也是全人類探索太陽的大事。
從1990年尤利西斯號第一次離開黃道面,到歐洲太陽軌道飛行器慢慢提高軌道傾角,再到2029年SPO去看極地,人類一直在一點點揭開太陽的面紗。
SPO要是能順利完成任務,不光能推進太陽物理學的研究,還能幫咱們更好地保護衛(wèi)星、通信、電網(wǎng)這些基礎設施,甚至以后去火星探測、防小行星,都能靠它提供的空間環(huán)境數(shù)據(jù)。
2029年不算遠了,到時候SPO一發(fā)射,咱們對太陽的了解說不定會有個大飛躍。
想想看,以前總覺得太陽離咱們又遠又神秘,現(xiàn)在能派探測器直接去看它的兩極,挺讓人期待的,畢竟搞懂太陽,也是在搞懂咱們賴以生存的太陽系!
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