丹尼尔井上太阳望远镜首次拍摄到日冕磁场图

丹尼尔·井上太阳望远镜是全球最强大的太阳望远镜，由美国国家科学基金会国家太阳天文台(NSO)运营，它成功绘制了第一张太阳日冕磁场详细图，在太阳物理学领域取得了重大突破。

这一里程碑由国家天文台副天文学家汤姆·沙德博士牵头，发表在《科学进展》上，有望增进我们对太阳大气层的了解，以及其变化的条件如何影响地球的技术依赖型社会。

日冕，即太阳的外层大气，对太阳风和太空天气事件(如太阳耀斑和日冕物质抛射)影响巨大。然而，驱动这些事件和日冕的磁力很难测量。

该望远镜直接绘制了日冕(日全食期间可见的太阳大气外层)的磁场强度。这一突破有望增强我们对太空天气及其对地球科技依赖型社会的影响的理解。

日冕：太空天气的发射台

太阳磁场在太阳大气层中产生一些区域，这些区域通常以太阳黑子为根源，储存了大量的能量，为爆发性的太阳风暴提供能量并驱动太空天气。

日冕是太阳的外层大气，是一个温度极高的区域，这些磁谜题就在这里揭开。绘制日冕磁场图对于理解和预测太空天气以及保护我们在地球和太空中的技术至关重要。

为什么重要

地球磁场保护我们免受太阳风的侵袭，保护我们的大气层，使生命得以生存。然而，极端太阳喷发产生的电磁场和高能粒子可能会破坏卫星、电网以及我们日益科技化的社会所需的其他系统。

了解这些在几天到几个世纪的时间尺度上变化的动态相互作用对于保护我们的基础设施和当前的生活方式至关重要。

测量日冕的磁性长期以来一直是天文学家和技术极限的挑战。如今，井上太阳望远镜是研究日冕的最先进设备，它通过绘制第一张日冕磁场图(迄今为止最详细的图)迈出了解决这些谜团的关键第一步。

井上太阳望远镜首次绘制日冕磁场图

自20世纪50年代以来，太阳物理学家已经绘制了太阳表面的磁场图，并提供了宝贵的见解。然而，人们长期以来一直在寻找日冕等表面以上区域的磁场图，因为这些地方是太阳风暴的起源地。位于夏威夷毛伊岛哈莱阿卡拉山顶附近的Inouye现已具备满足这一关键需求的能力。

井上号利用塞曼效应绘制了第一张详细的日冕磁场图，该效应通过观察谱线分裂来测量磁性。谱线是电磁波谱中特定波长处出现的不同线条，代表原子或分子吸收或发射的光。

这些谱线就像“指纹”，因为它们对于每个原子或分子都是独一无二的，科学家可以通过观察天体的光谱来识别天体的化学成分和物理特性。当暴露在磁场中时，比如在太阳中，这些谱线就会分裂，这让我们能够洞察天体的磁性。

上一次探测这些信号的尝试是在20年前，当时缺乏进行广泛科学研究所需的细节和规律性。如今，Inouye无与伦比的能力使我们能够对这些关键信号进行详细、定期的研究。

技术奇迹

通常，只有在日全食期间，人们才能看到日冕——比太阳圆面暗淡一百万倍的区域，此时大部分太阳光被遮挡，地球天空变暗。

然而，井上望远镜使用一种名为日冕仪的技术来制造人工日食，使其能够探测到极其微弱的偏振信号——比太阳圆面微弱十亿倍——突显了其无与伦比的灵敏度，巩固了其作为观测我们母星的独特窗口的地位。

井上望远镜利用其低温近红外光谱偏振仪(Cryo-NIRSP)实现了这一目标，这是该望远镜用于研究日冕和绘制其磁场的主要仪器之一。该仪器由夏威夷大学天文研究所设计和制造。

美国国家科学基金会的丹尼尔·井上太阳望远镜扩展了我们了解日冕物理的能力。这个动画首先展示了美国国家航空航天局太阳动力学观测站定期拍摄的太阳表面的变化。这里的温度约为6000摄氏度。下面是表面磁场的地图，人们可以注意到磁场集中的区域(黑色和白色区域)。该磁场在三维空间中向上延伸到日冕形成的地方，形成数百万度的明亮热气体。井上现在能够绘制日冕本身的磁场图，这为了解日冕加热以及磁能的捕获和释放如何发生提供了关键见解。图片来源：美国国家科学基金会/国家科学基金会/AURA

“Inouye在绘制太阳日冕磁场图方面取得的成就证明了这座开创性的独特天文台的创新设计和能力，”NSO科学家、这项研究的第一作者TomSchad表示。“这一突破有望大大增强我们对太阳大气及其对太阳系影响的理解。”

前景

这一里程碑标志着太阳物理学新时代的开始。井上号成功绘制太阳日冕磁场图，再次证实了它的愿景和使命，并为理解太阳对太空天气的影响开辟了新领域。

美国国家科学基金会国家同步轨道项目主任CarrieBlack博士表示：“正如地球表面和大气层的详细地图能够实现更准确的天气预报一样，这张令人激动的日冕磁场完整地图将帮助我们更好地预测太阳风暴和太空天气。”

“这张地图上捕捉到的看不见但却异常强大的力量将推动太阳物理学在下个世纪及以后的发展。”

国家天文台主任克里斯托弗·凯勒表示：“绘制日冕磁场强度图是一项根本性的科学突破，这不仅适用于太阳研究，也适用于整个天文学研究。”

“这是一个新时代的开始，我们将了解恒星磁场如何影响行星，包括我们自己的太阳系以及我们目前所知的数千个系外行星系统。”

正在进行和未来的研究将改进诊断工具和技术，从而更深入地了解太阳的磁环境及其对地球和太阳系的影响。