太陽究竟是什么樣子?看看風云三號E星為它拍的高清多波段照

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2021-09-03 10:44
中國氣象局
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  9月3日消息,9月2日,“黎明星”風云三號E星首批高精度、多波段太陽圖像正式向外界發布!這批圖像展現了太陽大氣不同層次、不同位置的物理狀態,人們可以據此更好監測和預報太陽的活動水平。此項功能也是風云三號E星的特色之一。

  此次對外發布觀測圖像的主題為“黎明星看太陽”,包括:太陽X射線極紫外成像儀觀測的極紫外圖像及多天動畫、X射線圖像、太陽輻照度光譜儀觀測的紫外--短波紅外波段的精細光譜輻射強度。

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風云三號E星太陽極紫外圖像。圖/國家衛星氣象中心

  這段風云三號E星太陽極紫外圖像做成的動畫展示了日冕2021年8月24日至31日的變化,隨著太陽緩緩地自轉,太陽上的活動區、冕洞等特征也一一呈現在我們面前,宛若一幅壯美的畫卷。耀斑類似于地球上的閃電。圖/國家衛星氣象中心

  太陽是地球天氣氣候和空間環境變化的驅動源,外部結構分三層,從里向外依次是光球層、色球層和日冕層。人們肉眼看到的是光球層,而最直接影響地球環境的是日冕層。監測太陽活動,捕捉太陽爆發過程,可以為更準確的空間天氣預報提供重要的科學數據。

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風云三號E星太陽X射線圖像。圖/國家衛星氣象中心

  風云三號E星上搭載的太陽X射線極紫外成像儀是我國第一臺空間太陽望遠鏡,也是國際上首臺具有X射線和極紫外兩個波段的太陽成像儀。觀測數據用于監測太陽日冕活動,捕捉太陽風暴爆發過程,預報地球空間電磁場和帶電粒子變化,預警太陽活動對航天航空、通信導航、電網和石油管道等基礎設施的影響。

  太陽輻照度光譜儀是我國第一臺空間對日全能譜高光譜觀測儀器,監測太陽入射地球的能量微小變化,包含豐富的太陽光譜精細結構,對精密監測地球氣候系統能量變化具有重要意義。

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風云三號E星太陽光譜精細結構。圖/國家衛星氣象中心

  那么,問題來了!

  問:不是說氣象衛星嗎?為何要關注太陽?

  太陽是太陽系唯一的恒星,它不僅影響地球的天氣和氣候,也是所有空間天氣現象的“始作俑者”。而空間天氣監測預報預警,也是氣象部門的一項重要工作,因此,風云三號E星的太陽監測能力,顯得尤為重要。

  問:為什么要從衛星上看太陽?

  從地球上“看”太陽,只能看到太陽可見光,直接影響地球空間環境的X射線和極紫外波段的光會被地球大氣吸收,而無法在地面上觀測到。但衛星不受日照時間、天氣條件和大氣干擾限制,能夠全天時、全天候、全譜段地監測太陽的“一舉一動”。

  問:太陽活動(空間天氣)對我們有啥影響?

  來自太陽的耀斑和日冕物質拋射等爆發現象,會影響地球的磁場和電離層,可能會干擾人造衛星、影響導航定位精度、導致無線電通信中斷、甚至可能引起電網故障而導致大范圍停電。此外,在載人航天器飛行、運行,以及航天員出艙等活動中,空間天氣都會對其安全產生影響。

  因此,我們需要時刻關注太陽活動,捕捉太陽爆發過程,為更準確的空間天氣預報提供重要科學數據。

  問:風云三號E星給我國空間天氣業務帶來哪些提升?

  開展空間天氣監測是風云三號E星的主要任務之一,它裝載了太陽X射線和極紫外成像儀、太陽輻照度光譜儀等6臺可以用于空間天氣業務的儀器。

  目前我國主要利用國外衛星資料監測太陽風暴,預報預警太陽爆發現象等,為相關用戶提供空間天氣保障服務。風云三號E星X射線和極紫外成像儀投入業務運行后,可以為當前業務提供自主可控的觀測數據,擺脫對國外資料的依賴。此外,觀測資料還可為我國空間天氣數值預報模式提供研發和檢驗的數據支撐。

  問:X-EUV成像儀獲取的圖像有什么用?

  太陽X射線-極紫外波段成像儀(Solar X-ray Extreme Ultraviolet Imager)簡稱X-EUV成像儀。太陽和地球一樣也具有大氣,太陽最外層的大氣叫做日冕,日冕由于溫度很高通常在極紫外和X射線等波段進行觀測。

  從太空中拍攝到的太陽X射線和極紫外圖像,可以用于觀測太陽最外層大氣——日冕中的各種活動現象。就像我們要關注地球的大氣內部活動一樣,這樣才能讓預報員更加及時、準確地預報空間天氣。

  問:X射線和EUV波段觀測結合有何意義?

  X射線可以比極紫外波段看到更加高溫的日冕氣體;極紫外波段則可以更清楚地看到暗條、冕洞等溫度較低的特征。通過將兩個不同波段觀測數據結合起來,可以更全面有效地監視太陽爆發現象。

  7月5日7時28分,被譽為開啟新征程的“黎明星”風云三號E星搭乘長征四號丙運載火箭,在酒泉衛星發射中心成功發射。據悉,風云三號E星上搭載了11臺遙感儀器,可實現對三維大氣、洋面風場、夜間微光、太陽和電離層等多種要素的監測,將增強天氣氣候、大氣環境和空間天氣監測分析能力。目前,已有10臺儀器順利開機。

  風云三號E星在軌測試工作已于7月23日正式開始,預計2021年底完成衛星系統測試工作并交付使用。目前,風云三號E星已與風云三號C星和D星組網運行,我國也因此成為國際上唯一同時擁有上午、下午、晨昏三條軌道氣象衛星組網觀測能力的國家,同時也提高了數據自主率。

  風云三號E星的“上新計劃”仍在進行!預計,9月底,中國氣象局還將發布“黎明星看地球”之大氣動力、熱力場圖像;10月底,發布“黎明星看地球”之微光、紅外圖像和高光譜圖像;12月底,發布黎明星首套圖冊。敬請關注!

  專家顧問:張鵬 胡秀清 張效信 田暉 周桂萍 白先勇 楊書紅 孫凌 李嘉巍 敦金平 宋喬


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