高鵬

網(wǎng)友提問(wèn)：為什么要觀(guān)測(cè)不同波長(zhǎng)的太陽(yáng)輻射？

用標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)給太陽(yáng)照一張照片，你會(huì)看到一個(gè)熟悉的形象：一個(gè)黃色的、平淡無(wú)奇的大圓盤(pán)。如果你在太陽(yáng)接近地平線(xiàn)時(shí)對(duì)它進(jìn)行拍攝的話(huà)，它看上去也許會(huì)更紅一些，因?yàn)榇藭r(shí)太陽(yáng)的光線(xiàn)必須穿過(guò)更多的地球大氣，使其在到達(dá)照相機(jī)鏡頭前失去了藍(lán)色光波。實(shí)際上，太陽(yáng)可以發(fā)出所有顏色的光波，但是因?yàn)樽蠲髁恋氖屈S色光波，所以，我們用肉眼看到的太陽(yáng)的顏色——更準(zhǔn)確地說(shuō)，是太陽(yáng)在相機(jī)中所呈現(xiàn)的顏色——是黃色，因?yàn)槿耸遣荒苤币曁?yáng)的。當(dāng)所有的可見(jiàn)光疊加在一起，就是科學(xué)家所稱(chēng)的“白光”。

借助專(zhuān)門(mén)的儀器，無(wú)論是陸基望遠(yuǎn)鏡還是空間望遠(yuǎn)鏡，都可以觀(guān)測(cè)到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出肉眼可視范圍的光線(xiàn)，不同的波長(zhǎng)傳達(dá)著有關(guān)太陽(yáng)表面和大氣中不同組分的信息。因此，科學(xué)家就用這些從不同波長(zhǎng)中得到的信息，為我們不斷變化的恒星繪制出一幅完整的圖像。

例如，波長(zhǎng)為5500埃（1埃=0.1納米）的黃綠光，通常是由溫度為5700℃的物質(zhì)發(fā)出的，說(shuō)明太陽(yáng)表面的溫度正是這一溫度。此外，由溫度大約為630萬(wàn)攝氏度的原子發(fā)出的，是波長(zhǎng)為94埃的極端紫外線(xiàn)，太陽(yáng)耀斑就可以達(dá)到如此高的溫度。因此，對(duì)觀(guān)測(cè)太陽(yáng)耀斑來(lái)說(shuō)，極端紫外線(xiàn)是一個(gè)極佳的波長(zhǎng)。通過(guò)仔細(xì)觀(guān)察在各種不同波長(zhǎng)下拍攝的太陽(yáng)圖片，科學(xué)家可以追蹤粒子和熱量是如何穿過(guò)太陽(yáng)大氣層的。這些照片都是由下列望遠(yuǎn)鏡拍攝的：美國(guó)航空航天局的太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)（SDO）、日地關(guān)系天文臺(tái)（STEREO）以及歐空局和美國(guó)航空航天局聯(lián)合研制的太陽(yáng)和太陽(yáng)風(fēng)層探測(cè)器（SOHO）。

我們能看到陽(yáng)光的可見(jiàn)光譜部分，原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)樘?yáng)是由熱氣體組成的，因熱產(chǎn)生光，就像白熾燈泡一樣。太陽(yáng)中不僅包含多種不同的原子，比如氦原子、氫原子、鐵原子，還包含攜帶不同電荷的各種離子。當(dāng)每一種原子和離子達(dá)到特定溫度后，都可以發(fā)出特定波長(zhǎng)的光?？茖W(xué)家在20世紀(jì)早期就已經(jīng)弄清了哪些原子會(huì)發(fā)出哪些波長(zhǎng)的光，并將這一對(duì)應(yīng)關(guān)系一一編錄在冊(cè)。

太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡以?xún)煞N方式利用這一波長(zhǎng)信息。第一種方式是采用一種被稱(chēng)為光譜分析儀的特定儀器。該儀器可以同時(shí)觀(guān)測(cè)多個(gè)波長(zhǎng)的光，能幫助科學(xué)家對(duì)太陽(yáng)周?chē)镔|(zhì)呈現(xiàn)出的溫度范圍形成一個(gè)綜合的理解。光譜圖看上去并不像一幅典型的照片，而更像一幅對(duì)各種光線(xiàn)按其數(shù)量級(jí)別進(jìn)行分類(lèi)的圖形。

另一種方式，則是采用那些僅聚焦于某一特定波長(zhǎng)的光線(xiàn)來(lái)生成太陽(yáng)傳統(tǒng)圖像的儀器。比如，參與太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)項(xiàng)目的科學(xué)家，為其上面搭載的大氣成像儀器組（AIA）選擇了10種不同的波長(zhǎng)以便進(jìn)行觀(guān)測(cè)。每一波長(zhǎng)的光線(xiàn)大部分是由一種離子（也可能是兩種離子）發(fā)出的，不過(guò)也總有由其他離子產(chǎn)生的波長(zhǎng)或長(zhǎng)或短的光線(xiàn)在圖片中出現(xiàn)?？茖W(xué)家之所以選擇這些波長(zhǎng)，是因?yàn)槠渲械拿恳粋€(gè)波長(zhǎng)都會(huì)有選擇地突出顯示太陽(yáng)大氣層中某一特定的部分。

從太陽(yáng)表面開(kāi)始，太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)觀(guān)測(cè)的各波長(zhǎng)（以埃為單位）光線(xiàn)與其所突出顯示的太陽(yáng)大氣層中某一特定的部分，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

4500埃：顯示的是太陽(yáng)的表面，或者叫光球?qū)印?/p>

1700埃：顯示的也是太陽(yáng)的表面，也就是太陽(yáng)大氣層中被稱(chēng)為色球的一層。色球?qū)游挥诠馇驅(qū)又?，太?yáng)溫度自色球?qū)娱_(kāi)始逐漸升高。

1600埃：顯示的是光球?qū)由戏降倪^(guò)渡區(qū)，介于色球?qū)雍腿彰嶂g。在過(guò)渡區(qū)，溫度急劇升高。

304埃：該波長(zhǎng)的光線(xiàn)是由色球?qū)雍瓦^(guò)渡區(qū)發(fā)出的。

171埃：該波長(zhǎng)的光線(xiàn)展示了日冕層在安靜狀態(tài)下的情形。該波長(zhǎng)的光線(xiàn)也可以顯示出被稱(chēng)為冕環(huán)的巨大磁弧。

193埃：可顯示出日冕中溫度稍高的區(qū)域，也可顯示出太陽(yáng)耀斑中溫度更高的物質(zhì)。

211埃：該波長(zhǎng)的光線(xiàn)顯示的是日冕中溫度更高的磁活躍區(qū)。

335埃：該波長(zhǎng)的光線(xiàn)顯示的也是日冕中溫度更高的磁活躍區(qū)。

94埃：該波長(zhǎng)的光線(xiàn)突出顯示了太陽(yáng)發(fā)生耀斑時(shí)的日冕區(qū)域。

131埃：該波長(zhǎng)的光線(xiàn)顯示的是太陽(yáng)耀斑中最熱的物質(zhì)。

太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)向人們提供了此前人們不可能看到的、有關(guān)太陽(yáng)的詳細(xì)視圖。太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)于2010年2月11日發(fā)射，采用兩套成像裝置：大氣成像儀器組和日震及日磁成像儀（HMI），可以用13種不同的波長(zhǎng)向人們提供超高清晰度的太陽(yáng)圖像。endprint