作者:常丽君 来源:科技日报 发布时间:2013-1-25 13:31:46
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NASA展示不同波长下五彩缤纷的太阳

 
如果用普通相机给太阳拍照,都会得到一张熟悉的图像:一个淡黄的毫无特色的圆盘;但如果用专门的地面或太空观测卫星来观察,情况就大大不同。据物理学家组织网1月23日报道,最近,美国国家航空航天局(NASA)科学家利用太阳动力学观测卫星(SDO),选择了10种不同波长,用先进成像组仪(AIA)生成了五颜六色的太阳图像,每种颜色都凸显了太阳表面和大气的一个特殊部分。
 
事实上,太阳能发出所有颜色的光,但人们不能直接看太阳,在相机显示出来的阳光中,黄光对人眼来说最明亮,因此普通照片中的太阳多是黄色的。它接近地平线时可能会有点红,这是因为阳光在到达照相机镜头前必须穿过更多地球大气层,损失了更多蓝色波长的光。当所有可见光汇合在一起时,科学家称之为“白光”。
 
不管是地面还是太空望远镜,如NASA的SDO、日地关联观测卫星(STEREO)以及欧空局和NASA共有的太阳与太阳风层观测卫星(SOHO),能探测到的光都远远超出了人类裸眼的可见光范围。不同波长也代表着太阳表面和大气不同部分的信息。因此,多种波长也就展示了多层次、不断变化的太阳全景。
 
黄光波长约为5800埃米(1埃米=百亿分之一米),通常由温度为5700摄氏度的物质所发射,这代表了太阳表面信息。极紫外光约为94埃,是由温度高达630万摄氏度的原子发出的,很适合观察太阳耀斑,因为耀斑物质才能达到这么高的温度。通过检测不同波长的太阳图像,科学家能追踪太阳大气层中运动的粒子和热量。
 
太阳由一团热气构成,由热产生了光,就像白炽灯泡那样。如果能发出更短波长,如极紫外光和X射线,就表示光源中包含多种原子。太阳包含了多种原子,如氦、氢、铁等,而且每种原子携带不同电荷,以离子形式存在,达到特定温度时,每种离子都能发出特定波长的光。早在20世纪初,科学家就给这些原子发光波长编制了详细目录。
 
太阳探测卫星利用这些波长信息的方式有两种。一种方法是用分光仪同时观察多种波长,检测它们的波长,这可以综合理解太阳周围物质的温度范围。光谱仪观察的不是通常所见的太阳图像,而是各类光的数量曲线图。
 
另一种方法是用仪器集中围绕一种特定的波长,形成通常所见的太阳图像,有时并非裸眼可见的光波范围。比如SDO科学家以10种波长制作的太阳图。每种波长都以一种或两种离子为主,略有少量其他离子也不会产生色差。以下是SDO波长观测卫星以埃米为单位测量的太阳表面发出的光:
 
4500:这一波长显示太阳表面或光球层;
 
1700:显示太阳表面及太阳大气的色球层,色球层位于光球层上方,温度开始升高;
 
1600:显示上层光球和过渡区之间的混合层,过渡区位于色球层和太阳大气最外面的日冕层之间,过渡区内温度迅速升高;
 
304:显示从色球层和过渡区发出的光;
 
171:显示太阳大气层或日冕安静时的样子,也能显出巨大的磁弧即日冕圈;
 
193:显示日冕层稍微更热些的区域和太阳耀斑中更热的物质;
 
211:显示太阳日冕层更热的磁活跃区;
 
335:也显示日冕层中更热的磁活跃区;
 
94:显示太阳耀斑爆发期间那些高亮区;
 
131:显示太阳耀斑中最热的物质。
 
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