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长江口口 http://www.xingyun.org.cn/?1484 [收藏] [复制] [分享] [RSS] 菩提本非树,我本非菩提。忙忙不碌碌,无为无不为。

日志

侦测太阳风暴

已有 477 次阅读2004-7-31 04:27 |个人分类:资料集锦

      2000年2月,通过太阳观测卫星SOHO看到,太阳喷发出一股灯泡形状的云,称为日冕抛射。遮光板遮蔽了直射阳光,白圈代表太阳。

    2003年10月19日,太阳表面爆发一个巨大的太阳耀斑,同时三个巨大的太阳黑子群引起科学家们的注意,它们在此后的两个星期中共产生了124个太阳耀斑,其中三个是有记载以来最大的耀斑。伴随着电磁辐射的喷发,随之而来的是被称为日冕物质抛射(CME)的巨大的磁化等离子体云,这些不可预知的等离子体云由数十亿吨的高能质子和电子组成。当日冕物质抛射指向地球时,会引发很多问题。根据最后的统计,这次太阳耀斑和日冕物质抛射给20多个人造卫星和航天器(不包括军用装置)造成影响,并促使联邦航空局(FAA)首次向飞机旅客发出过量辐射曝露的警告,同时也使瑞典的电力网出现暂时性中断。

    在历史上,当CME袭击地球时很少给予警告,或只是进行模糊的提醒。如果能对CME像预测第二天的天气预报一样进行精确的预报,那么相关部门就能有提前根据准确的冲击强度和时间,让空间轨道和地面上那些昂贵的仪器设备来做好应对准备。这种准确的预报也许很快就会实现了,2003年12月,研究人员宣布一种被称为太阳物质抛射图像仪(Solar Mass Ejection Imager,简称SMEI)的预报装置已经取得初步成功,它能在空间和时间上追踪CME。

    经过三年的试运行后,SMEI(人们亲切地称它为“schmee”)于2003年1月正式推出,SMEI的飞行轨道经过地球的两极,沿着地球的日夜明暗界线,每101分钟绕地球运行一圈。每绕行一周,将三个摄像机抓取的图像拼合在一起,就形成一个太阳位于中间位置的完整的空间图景。在SMEI上,CME的散射等离子体电子呈现明亮的云状。

    其它太阳观测装置也能呈现CME的图像,但是它们工作的方式仍像是照相机,只能抓取太阳的单张图片。例如美国航空航天局的太阳和太阳风层探测器(SOHO)能够“看到”CME从太阳爆发的瞬间,但很快对其后等离子体云的路线就无法辨别了。SOHO在2003年秋天确实派上了用场,它捕捉到两个巨大的CME正直奔地球而来,但它却不能跟踪这些喷射物,也不能提供准确的冲击时间。

    与SOHO式的照相机不同,SMEI更像是一个24小时不间断地扫描和跟踪的监测系统。SMEI在与太阳成18到20度角时开始观测,并且在地球的另一边可以继续成像。SMEI能够测定一个CME的速度、路线和大小,从而进行准确可靠的冲击预报。科学家们说,这样的信息在预测小型CME时尤其有用,这类喷发通常都要花费一到五天的时间才能到达地球。自从正式发布以来,SMEI已经侦测到大约70个CME。

    发生在2003年秋天的太阳风暴,让SMEI第一次有了真正的机会证明自己1000万美元的估价是物有所值。位于马萨诸塞州的Hanscom空军基地的空军研究试验室是SMEI项目的主要运营机构,大约有20名来自空军和大学的科学家在过去的20年中参与了SMEI的研发。2003年12月,在洛杉矶举行的美国地球物理联合会(American Geophysical Union)会议上,SMEI的项目经理Janet Johnston骄傲地宣布,SMEI已经成功地侦测到2003年秋天发生的最大的CME中的两个,分别是在它们攻击地球前21小时和10小时。

    不幸的是,科学家们直到风暴已经袭击了地球之后,才得到侦测与跟踪到的风暴信息。此时SMEI的数据花费了24小时才到达Hanscom空军基地,因为它们要经过多个地面跟踪站的传输。SMEI项目组的成员之一,波士顿大学的物理学家David F. Webb指出,要获得准确的预报,就要将数据传输时间从24小时减少到6小时,这就需要地面跟踪站上有更多的研究人员来传送这些信息,以及检查SMEI输出的数据。

    SMEI的数据收集工作可能也需要进一步的完善。位于科罗拉多州Bolder市的空间环境中心的首席预报员Christopher Balch则强调,CME信号必须更突出一些,以消除其它背景光的干扰。如果能改进,SMEI“有望能够添补我们观测中的一个空白”,Balch说,“它能让科学家们精确地跟踪CME,因此也就可以实现“实时”预报。”

[吴荆卉/译 赵庚新/校]

 

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