追逐阴影:NASA以喷气燃料探索太阳的秘密

追逐阴影:NASA以喷气燃料探索太阳的秘密 美国国家航空航天局的 WB-57 喷气机将捕捉 2024 年日食的空前景象,研究日冕和电离层,以加深对太阳和大气动力学的了解。2024 年 4 月 8 日的日全食将为北美各地带来令人惊叹的美景。虽然日食路径沿线晴空万里的任何人都能看到这一壮观景象,但最佳视角可能是在 5 万英尺的高空,在美国宇航局的 WB-57 喷气式飞机上。美国国家航空航天局(NASA)资助的三个团队将在那里派出科学仪器对日食进行测量。美国国家航空航天局(NASA)资助的三支团队将在那里派出科学仪器对日食进行测量。资料来源:美国国家航空航天局两个小组将对太阳的外层大气日冕进行成像,第三个小组将对电离层地球大气层的上层带电层进行测量。这些信息将帮助科学家更好地了解日冕的结构和温度、太阳对地球大气层的影响,甚至有助于寻找可能在太阳附近运行的小行星。日全食期间,月球完美地遮住了太阳的亮光,使地球上的一小块区域陷入黑暗。太阳的主光被遮住后,肉眼就能看到暗淡得多的日冕。这为科学家研究太阳的这一神秘区域提供了独特的机会。短暂的阳光遮挡还能让科学家研究太阳光如何影响地球大气层。过去,日食推动了无数科学发现。对于这次日食,美国国家航空航天局正在资助几项科学实验包括使用 WB-57 飞机进行的三项实验在日食期间进行测量。美国国家航空航天局的 WB-57 飞机比商用飞机飞得高得多。这一高度使喷气式飞机能够飞越云层,这意味着不会因恶劣天气而错过日食。此外,喷气式飞机的飞行高度使其处于地球大部分大气层之上,这使得相机能够拍摄出更清晰的图像,并捕捉到无法到达地面的红外光等波长。由于飞机能以每小时 460 英里的速度飞行,它们还能延长在月影中停留的时间。虽然月食在地面上任何一点的持续时间都不会超过四分半钟,但飞机看到的月食持续时间将延长约 25%,超过 6 分 22 秒。该地图显示了 2024 年日全食的路径。横跨大陆的深色路径就是全食路径。通过沿着这条路径飞行,WB-57 将延长在全食中停留的时间。资料来源:NASA/科学可视化工作室/Michala Garrison;日食计算:NASA 戈达德太空飞行中心 Ernie Wright夏威夷大学研究员 Shadia Habbal 是 WB-57 日食实验的负责人之一。他的实验将搭载记录特定波长光线的光谱仪和照相机。这些仪器将测量日冕和日冕物质抛射的温度和化学成分,日冕物质抛射是太阳物质的大爆发。利用这些数据,科学家们旨在更好地了解日冕的结构,并确定太阳风(太阳不断发射的粒子流)的来源。Habbal希望他们的研究结果有助于区分不同的日冕受热模式,他说:"这盏灯是我们在日冕中插入温度计之外最好的探测器。"美国宇航局/欧空局的太阳和日光层天文台(SOHO)拍摄到了 2023 年 3 月 13 日日冕物质抛射的视频。资料来源:NASA/ESA/SOHO对于科罗拉多州博尔德西南研究所阿米尔-卡斯皮领导的另一个团队来说,这并不是他们第一次用飞机追逐日食。在2017年日全食期间,Caspi曾带领WB-57飞机进行了一次开创性的实验,日全食从海到海横穿了美国。喷气机拍摄的图像被用来研究日冕的结构。那是第一次利用喷流研究日食。这一次,改进后的相机设置将允许测量从红外线到可见光的更多波长,有望揭示有关中冕和下冕结构的新信息。使用高分辨率高速相机进行的观测还有助于研究环绕太阳的尘埃环,并帮助搜寻可能在太阳附近运行的小行星。卡斯皮说:"在我们将要研究的一些波长上,太阳的数据并不多。我们不知道会发现什么,所以进行这些测量特别令人兴奋"。第三个实验将使用一种称为电离层探测仪的仪器研究月球阴影对电离层的影响,该仪器由 JHU APL 设计。电离层探测仪的功能类似于一个简单的雷达。该装置发出高频无线电信号,并聆听其在电离层上的回声,从而使研究人员能够测量电离层的带电程度。电离层项目负责人、弗吉尼亚州布莱克斯堡弗吉尼亚理工大学研究助理教授巴拉特-昆杜里(Bharat Kunduri)说:"日食基本上是一个受控实验。它让我们有机会了解太阳辐射的变化会如何影响电离层,而电离层的变化又会反过来影响雷达和全球定位系统等我们日常生活中依赖的一些技术。"编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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NASA探空火箭将在2024年日全食期间深入研究日食现象

NASA探空火箭将在2024年日全食期间深入研究日食现象 日食路径附近的大气扰动(APEP)探空火箭将从美国宇航局位于弗吉尼亚州的沃勒普斯飞行设施发射,以研究月球与太阳日食时电离层产生的扰动。探空火箭曾在2023年10月日环食期间从新墨西哥州白沙试验设施发射并成功回收。这些探空火箭经过整修,配备了新的仪器,将于 2024 年 4 月重新发射。这次任务由佛罗里达州恩布里-里德尔航空大学工程物理学教授 Aroh Barjatya 领导,他是该校空间与大气仪器实验室的主任。这张照片显示的是成功组装后的三枚 APEP 探空火箭和支持团队。团队负责人阿罗-巴尔贾提亚站在二楼护栏旁,位于中间上方。资料来源:美国国家航空航天局/贝里特-布兰德日食对电离层和通信的影响探空火箭将在三个不同时间发射:分别在日食高峰前 45 分钟、日食期间和日食后 45 分钟发射。这些时间间隔对于收集有关太阳突然消失如何影响电离层的数据非常重要,电离层产生的扰动有可能干扰我们的通信。电离层是地球大气层中的一个区域,距离地面 55 到 310 英里(90 到 500 公里)。"电离层是一个电气化区域,它反射和折射无线电信号,并在信号通过时影响卫星通信,"Barjatya 说。"了解电离层并开发模型来帮助我们预测干扰,对于确保我们这个日益依赖通信的世界顺利运行至关重要。"这个概念动画是观测者在日全食(如 2024 年 4 月 8 日发生在美国上空的日全食)期间可能看到的景象的一个示例。美国国家航空航天局科学可视化工作室电离层研究的挑战和机遇电离层是地球低层大气(我们生活和呼吸的地方)与真空空间之间的边界。电离层由被太阳能量或太阳辐射电离或带电的粒子组成。当夜幕降临时,电离层会逐渐变薄,因为之前电离的粒子会松弛下来,重新聚合成中性粒子。然而,地球的陆地天气和太空天气会对这些粒子产生影响,使电离层成为一个动态区域,很难知道电离层在特定时间会是什么样子。动画描述了电离层在 24 小时内的变化。红色和黄色区域代表白天的高密度电离粒子。紫色点代表夜间的中性、松弛粒子。资料来源:NASA/Krystofer Kim通常很难利用卫星研究日食期间电离层的短期变化,因为卫星可能无法在正确的地点或时间穿过日食路径。由于日全食的确切日期和时间是已知的,美国国家航空航天局可以发射有针对性的探空火箭,在适当的时间和电离层的所有高度研究日食的影响。当食影穿过大气层时,会产生快速的局部日落,引发大尺度大气波浪和小尺度扰动或扰动。这些扰动会影响不同的无线电通信频率。收集有关这些扰动的数据将有助于科学家验证和改进当前的模型,这些模型有助于预测我们的通信,尤其是高频通信可能受到的干扰。动画描述了 2017 年日全食期间电离粒子产生的波。资料来源:麻省理工学院海斯塔克天文台/张顺荣。Zhang, S.-R., Erickson, P. J., Goncharenko, L. P., Coster, A. J., Rideout, W. & Vierinen, J. (2017).2017 年 8 月 21 日日食诱发的电离层弓波和扰动。Geophysical Research Letters, 44(24), 12,067-12,073.火箭的最大飞行高度预计为 260 英里(420 公里)。每枚火箭将测量带电粒子和中性粒子密度以及周围的电场和磁场。Barjatya解释说:"每枚火箭都将弹射出四个二级仪器,大小相当于一个两升的汽水瓶,同样测量相同的数据点,因此它与15枚火箭的结果类似,但只发射了3枚。每枚火箭上的三个辅助仪器由安柏里德尔公司制造,第四个由新罕布什尔州的达特茅斯学院制造。"除火箭外,美国的几个小组还将通过各种手段对电离层进行测量。恩布里-里德尔大学的一个学生小组将部署一系列高空气球。马萨诸塞州麻省理工学院海斯塔克天文台和新墨西哥州空军研究实验室的合作研究人员将操作各种地面雷达进行测量。利用这些数据,恩布里-里德尔大学和约翰-霍普金斯大学应用物理实验室的科学家团队正在完善现有模型。这些不同的调查将有助于为了解电离层动力学的全貌提供所需的拼图。探空火箭能够在距离地球表面 30 到 300 英里的高空携带科学仪器。这些高度对于科学气球来说通常太高,而对于卫星来说又太低,无法安全到达,因此探空火箭就成了能在这些区域进行直接测量的唯一平台。资料来源:美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心期待即将到来的日全食当 APEP 探空火箭在 2023 年日环食期间发射时,科学家们看到,当日环食阴影掠过大气层时,带电粒子的密度急剧下降。Barjatya说:"我们在第二枚和第三枚火箭上看到了能够影响无线电通信的扰动,但在当地日食峰值之前的第一枚火箭上却没有看到。我们非常期待在日全食期间重新发射它们,看看扰动是否从相同的高度开始,其幅度和范围是否保持不变"。美国毗连地区的下一次日全食要到 2044 年才会发生,因此这些实验是科学家收集关键数据的难得机会。APEP发射将通过美国宇航局瓦勒普斯飞行设施的官方YouTube页面进行直播,并在美国宇航局的日全食官方广播中播出。公众还可以从下午 1 点到 4 点在美国宇航局瓦勒普斯飞行设施游客中心亲自观看发射。编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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开创性实验从日全食中收集到独特的太阳数据

开创性实验从日全食中收集到独特的太阳数据 这张经过处理的 4 月 8 日日食高清图像显示了太阳的日冕(其最外层大气),其人工色彩显示了光的偏振或方向。达拉斯的公民科学家通过西南研究院领导的公民美洲大陆望远镜日食(CATE)2024 实验收集了这些数据。资料来源:西南研究所/公民 CATE 2024/Ritesh Patel/Dan Seaton几乎同时进行的一项调查使用了安装在美国国家航空航天局WB-57F 研究飞机上的独特设备来追逐日食阴影,从而实现了只能从鸟瞰角度进行的观测。两个项目的首席研究员阿米尔-卡斯皮博士说:"日全食相对罕见,为科学家研究太阳可见表面上方的高温大气层提供了独特的机会。不仅如此,通过 CATE 2024,日食还为沿途的科学家和社区提供了一次亲密接触的经历,共同分享这一令人难以置信的震撼事件。我们希望公众能对太阳及其奥秘产生新的兴趣和认识。这些初步图像来自 NASA WB-57 喷气式飞机上搭载的一套新的灵敏、高速、可见光和红外成像仪,显示了 2024 年 4 月 8 日日食期间在四个波长范围内可见的日冕和突出物。今后,西南研究所的科学家们将通过对丰富而复杂的数据进行处理和分析,大大改进这些图像。资料来源:西南研究所/Citizen CATE 2024/Ritesh Patel/Dan Seaton日全食让科学家们能够以任何其他方式都不可能或不切实际的方式观测到太阳外层大气复杂而动态的特征,为我们了解日冕打开了新的窗口。日冕发出的微弱光线通常会被太阳本身的强烈亮度所掩盖,而且某些波长的光线会被地球大气层阻挡。公民科学在行动CATE 2024 部署了一个由 35 个社区参与者(或称"公民科学家")组成的网络,他们代表日食沿途的当地社区,在日食跨国路径上部署了由小型望远镜组成的"水桶大队"。CATE 2024 的科学目标要求测量日冕中光的偏振或振荡光波的方向。Caspi说:"你对这个很熟悉,因为有时你会在脸上戴一个偏振滤镜太阳镜,它可以过滤掉某些角度的偏振光。西铁城CATE 2024望远镜的传感器每个像素上都有一个偏振滤光片,使我们能够测量日冕各处四个不同的偏振角度,提供了比测量光的亮度更多的信息"。高空太阳能研究卡斯皮还领导了一个在日食期间从5万英尺高空观测日冕的空中项目。这些高空观测既能提供地面无法进行的测量,又能避免任何与天气有关的风险。Caspi的团队在一架WB-57喷气式飞机的机头锥体上安装了一套新的灵敏、高速、可见光和红外成像仪,该成像仪由美国宇航局兰利研究中心的SCIFLI团队制造。在全国各地,包括 200 多名志愿者在内的 35 个团队使用由 SwRI 领导的 Citizen CATE 2024 实验提供的望远镜收集日食数据。Theresa Costilow、Carlyn Rocazella、Susan 和 Bob Benedict 穿着日食 2024 的服装,在俄亥俄州 Kingsville 的一个露营地观测 4 月 8 日的日食,并品尝主题月饼。图片来源:西南研究所/公民 CATE 2024用新的波长和新的偏振测量方法观察日冕中的复杂运动,将有助于科学家了解日冕为何如此炎热。日冕的温度高达数百万摄氏度,是下面可见表面温度的数百倍,这是一个奇怪的悖论,也是一个长期存在的科学谜团。日冕也是导致地球周围地磁暴的主要爆发源之一。这些现象会损坏卫星,导致电网停电,干扰通信和GPS信号,因此,随着世界对这些系统的依赖程度越来越高,更好地了解它们非常重要。SwRI 共同研究员 Dan Seaton 博士是这两个项目的科学负责人,他表示:"将机载移动数据与 CATE 2024 长达一小时的连续观测相结合,将更全面地了解太阳神秘的日冕。"Caspi说:"这两项实验都需要巨大的努力和精确的时间安排才能获得我们需要的数据。我很荣幸也很敬畏这支才华横溢的团队,他们在一起工作得如此勤奋。我已经迫不及待地想要研究我们收集到的数据了。"SwRI 领导的机载团队包括来自美国国家大气研究中心高空天文台、美国宇航局兰利研究中心和 Predictive Sciences Inc.SwRI 领导的 CATE 2024 项目由国家科学基金会和美国国家航空航天局资助,包括来自国家大气研究中心、国家太阳观测站、科罗拉多大学大气与空间物理实验室和空间科学研究所的科学家,新墨西哥州立大学和生计知识交流网络的合作者,莱斯大学、印第安纳大学布卢明顿分校和缅因大学的社区领袖,以及日食路径沿线 35 个社区的 200 多名社区参与者。有关这些项目的更多信息,请访问: ... PC版: 手机版:

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官方发布黄色预警:未来3天太阳仍有可能爆发M/X级以上耀斑

官方发布黄色预警:未来3天太阳仍有可能爆发M/X级以上耀斑 该现象是指,太阳表面抛洒出大量高能物质,造成了地球磁场的严重扰乱,有大有小。据悉,日冕物质抛射的级别分为A、B、C、M、X五个级别,其中A为最小级别,X为最大级别。太阳耀斑会影响向阳面的地球电离层,短波通信、导航定位以及海上搜救,还有一些应急通信,都是跟电离层状态息息相关。这一类灾害正随着人类太空科技的进步而逐渐凸显出来,尤其是对卫星、航天器安全,以及航空、通信、导航等领域产生影响和危害。不过,由于地球大气层和磁场的保护,其对地面人员的影响通常是有限的。但有医生指出,太阳活动和磁场干扰的增加,可能会引起老年人的血压变化,最近几天,对于高血压高危群体,应做好血压监测。对于普通公众,这类太阳活动不会造成可观的直接危险。 ... PC版: 手机版:

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元旦凌晨,太阳爆发了强耀斑

元旦凌晨,太阳爆发了强耀斑 国家空间天气监测预警中心发布太阳耀斑信息提示:北京时间2024年1月1日05时55分,太阳爆发了一个强耀斑(X5.0级)。该事件发生时中国处于黎明,对中国上空电离层产生的影响较小。国家空间天气监测预警中心将密切跟踪事件发展,及时发布预报预警信息。 预计未来三天,太阳活动水平中到高,有可能爆发M级甚至X级耀斑。 预计未来三天,受冕洞高速流的影响,1日可能出现短时地磁活跃,2-3日地磁活动以平静到微扰为主;地球同步轨道能量大于10 MeV的高能质子通量仍有可能出现增强,甚至达到太阳质子事件水平。 预计未来三天,中国部分地区电离层天可能出现扰动。 过去24小时,太阳活动水平高,日面上出现新活动区13536并爆发了一次X5.0和一次M1.0级耀斑;目前太阳风速度在300千米/秒左右。 过去24小时,地磁活动平静;地球同步轨道能量大于10 MeV的高能质子通量出现增强,但未达到太阳质子事件水平。 过去24小时,中国大部分地区电离层天气平静。 安危事件@anwei 投稿联系 @xbok ⁉安危事件群 @tianya

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欧空局Proba-2卫星观测到两次日偏食 加深了我们对太阳大气层的了解

欧空局Proba-2卫星观测到两次日偏食 加深了我们对太阳大气层的了解 2024 年 4 月 8 日,欧空局的 Proba-2 号卫星记录了两次日偏食,通过极紫外光下捕捉到的图像深入了解了日冕。图片来源:欧空局/比利时皇家天文台在整个日食期间,月球两次穿过 Proba-2 的视场,出现日偏食。这颗卫星在距离地球表面约 700 公里(435 英里)的位置上以所谓的太阳同步轨道飞行,每个轨道持续约 100 分钟。这段视频是根据 Proba-2 的 SWAP 望远镜拍摄的图像制作的,该望远镜用极紫外光观测太阳。在这些波长下,太阳表面和日冕(太阳的扩展大气层)的湍流特性清晰可见。这些测量必须从太空中进行,因为地球的大气层不允许如此短波长的光线通过。日全食是利用可见光从地球表面观察日冕的独特机会。由于月球挡住了太阳的大部分亮光,因此可以看到微弱的日冕。通过将 SWAP 紫外线图像与地球上(可见光)望远镜看到的图像进行比较,我们可以了解日冕中不同结构的温度和行为。其他太阳任务也充分利用了日食提供的独特测量机会。例如,欧空局的太阳轨道器在整个日食期间都位于太阳附近,与地球视角成 90 度角。这使它能够通过侧面监测日冕,包括任何指向地球方向的太阳爆发来补充地球视角的观测。编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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国家预警发布提示:手机卫星通信功能会受太阳耀斑影响

国家预警发布提示:手机卫星通信功能会受太阳耀斑影响 5月5日下午,国家空间天气监测预警中心发布太阳耀斑信息提示,北京时间2024年5月5日14时01分太阳爆发了一个X1.3级的强耀斑,该事件发生时我国处于白天,耀斑对我国上空电离层产生了影响。随后,5月5日19时54分,太阳又爆发了一次强耀斑(X1.2级),5月6日14时35分,太阳再次爆发了一次强耀斑(X4.5级)。太阳耀斑作为太阳表面的强烈能量喷发,分为A、B、C、M、X五个级别,其中A为能量最小级别,X为能量最大级别。国家空间天气监测预警中心提示,进入5月以来,太阳连续爆发X级耀斑。预计未来仍有可能爆发M级甚至X级以上耀斑,中国部分地区电离层天气可能会出现扰动。上海移动无线专家邱坚告诉第一财经记者,太阳耀斑对通信业务的影响主要体现在对电离层的扰动,这可能会导致短波通信、导航定位以及海上搜救等依赖电离层反射信号的通信方式受到干扰。对于用户日常的手机语音及数据业务,如果使用的是蜂窝网络(2G/3G/4G/5G),通常不会受到直接影响,因为这些通信主要通过地面基站进行,而不依赖电离层反射。“然而,如果通信依赖于卫星中继,或是使用卫星通信业务,尤其是在高纬度地区,可能会受到一定影响。这种影响通常是短时间的,取决于太阳耀斑的强度和持续时间。”他表示。从原理上来说,太阳耀斑是由太阳表面突然释放的强大能量和物质流产生的现象。这些能量和物质流主要以高能粒子和电磁辐射的形式存在,当它们到达地球时,会与地球的磁场和电离层相互作用。这些辐射能够干扰在轨卫星的通信信号,尤其是短波无线电通信。这可能导致卫星上的电子设备出现故障,影响其正常运行。对于导航、卫星电话、手机卫星通话功能的影响程度,邱坚表示这取决于耀斑的强度、持续时间以及卫星的防护措施。“耀斑爆发期间导航信号可能会受到干扰,导致定位精度下降或定位失败,卫星电话和手机卫星通话功能可能会受到信号传输中断或传输质量下降的影响,导致无法通话或通话质量变差。”他说。目前一些主流手机品牌都已经支持了卫星通信、通话功能,针对太阳耀斑爆发期间上述功能可能受到影响一事,记者以消费者身份致电华为手机官方客服,对方告知记者,华为手机的卫星报文通信功能基本不会受到影响,但是语音通话功能要视用户所在地的具体情况而定。“作为一般用户,在太阳爆发耀斑期间,通常不需要采取特殊的防范措施,因为大部分通信系统都有一定的抗干扰能力,运营商和卫星服务提供商会采取相应的措施来最小化太阳活动对服务的影响。如果用户处于高纬度地区或使用依赖于卫星通信的服务,可以关注相关的空间天气预警信息,了解可能的通信中断风险。在必要时,可以准备一些替代的通信方式。”邱坚建议。 ... PC版: 手机版:

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