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太阳究竟是什么样子?看看风云三号E星为它拍的高清多波段照

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2021-09-03 10:44
中国气象局
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  9月3日消息,9月2日,“黎明星”风云三号E星首批高精度、多波段太阳图像正式向外界发布!这批图像展现了太阳大气不同层次、不同位置的物理状态,人们可以据此更好监测和预报太阳的活动水平。此项功能也是风云三号E星的特色之一。

  此次对外发布观测图像的主题为“黎明星看太阳”,包括:太阳X射线极紫外成像仪观测的极紫外图像及多天动画、X射线图像、太阳辐照度光谱仪观测的紫外--短波红外波段的精细光谱辐射强度。

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风云三号E星太阳极紫外图像。图/国家卫星气象中心

  这段风云三号E星太阳极紫外图像做成的动画展示了日冕2021年8月24日至31日的变化,随着太阳缓缓地自转,太阳上的活动区、冕洞等特征也一一呈现在我们面前,宛若一幅壮美的画卷。耀斑类似于地球上的闪电。图/国家卫星气象中心

  太阳是地球天气气候和空间环境变化的驱动源,外部结构分三层,从里向外依次是光球层、色球层和日冕层。人们肉眼看到的是光球层,而最直接影响地球环境的是日冕层。监测太阳活动,捕捉太阳爆发过程,可以为更准确的空间天气预报提供重要的科学数据。

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风云三号E星太阳X射线图像。图/国家卫星气象中心

  风云三号E星上搭载的太阳X射线极紫外成像仪是我国第一台空间太阳望远镜,也是国际上首台具有X射线和极紫外两个波段的太阳成像仪。观测数据用于监测太阳日冕活动,捕捉太阳风暴爆发过程,预报地球空间电磁场和带电粒子变化,预警太阳活动对航天航空、通信导航、电网和石油管道等基础设施的影响。

  太阳辐照度光谱仪是我国第一台空间对日全能谱高光谱观测仪器,监测太阳入射地球的能量微小变化,包含丰富的太阳光谱精细结构,对精密监测地球气候系统能量变化具有重要意义。

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风云三号E星太阳光谱精细结构。图/国家卫星气象中心

  那么,问题来了!

  问:不是说气象卫星吗?为何要关注太阳?

  太阳是太阳系唯一的恒星,它不仅影响地球的天气和气候,也是所有空间天气现象的“始作俑者”。而空间天气监测预报预警,也是气象部门的一项重要工作,因此,风云三号E星的太阳监测能力,显得尤为重要。

  问:为什么要从卫星上看太阳?

  从地球上“看”太阳,只能看到太阳可见光,直接影响地球空间环境的X射线和极紫外波段的光会被地球大气吸收,而无法在地面上观测到。但卫星不受日照时间、天气条件和大气干扰限制,能够全天时、全天候、全谱段地监测太阳的“一举一动”。

  问:太阳活动(空间天气)对我们有啥影响?

  来自太阳的耀斑和日冕物质抛射等爆发现象,会影响地球的磁场和电离层,可能会干扰人造卫星、影响导航定位精度、导致无线电通信中断、甚至可能引起电网故障而导致大范围停电。此外,在载人航天器飞行、运行,以及航天员出舱等活动中,空间天气都会对其安全产生影响。

  因此,我们需要时刻关注太阳活动,捕捉太阳爆发过程,为更准确的空间天气预报提供重要科学数据。

  问:风云三号E星给我国空间天气业务带来哪些提升?

  开展空间天气监测是风云三号E星的主要任务之一,它装载了太阳X射线和极紫外成像仪、太阳辐照度光谱仪等6台可以用于空间天气业务的仪器。

  目前我国主要利用国外卫星资料监测太阳风暴,预报预警太阳爆发现象等,为相关用户提供空间天气保障服务。风云三号E星X射线和极紫外成像仪投入业务运行后,可以为当前业务提供自主可控的观测数据,摆脱对国外资料的依赖。此外,观测资料还可为我国空间天气数值预报模式提供研发和检验的数据支撑。

  问:X-EUV成像仪获取的图像有什么用?

  太阳X射线-极紫外波段成像仪(Solar X-ray Extreme Ultraviolet Imager)简称X-EUV成像仪。太阳和地球一样也具有大气,太阳最外层的大气叫做日冕,日冕由于温度很高通常在极紫外和X射线等波段进行观测。

  从太空中拍摄到的太阳X射线和极紫外图像,可以用于观测太阳最外层大气——日冕中的各种活动现象。就像我们要关注地球的大气内部活动一样,这样才能让预报员更加及时、准确地预报空间天气。

  问:X射线和EUV波段观测结合有何意义?

  X射线可以比极紫外波段看到更加高温的日冕气体;极紫外波段则可以更清楚地看到暗条、冕洞等温度较低的特征。通过将两个不同波段观测数据结合起来,可以更全面有效地监视太阳爆发现象。

  7月5日7时28分,被誉为开启新征程的“黎明星”风云三号E星搭乘长征四号丙运载火箭,在酒泉卫星发射中心成功发射。据悉,风云三号E星上搭载了11台遥感仪器,可实现对三维大气、洋面风场、夜间微光、太阳和电离层等多种要素的监测,将增强天气气候、大气环境和空间天气监测分析能力。目前,已有10台仪器顺利开机。

  风云三号E星在轨测试工作已于7月23日正式开始,预计2021年底完成卫星系统测试工作并交付使用。目前,风云三号E星已与风云三号C星和D星组网运行,我国也因此成为国际上唯一同时拥有上午、下午、晨昏三条轨道气象卫星组网观测能力的国家,同时也提高了数据自主率。

  风云三号E星的“上新计划”仍在进行!预计,9月底,中国气象局还将发布“黎明星看地球”之大气动力、热力场图像;10月底,发布“黎明星看地球”之微光、红外图像和高光谱图像;12月底,发布黎明星首套图册。敬请关注!

  专家顾问:张鹏 胡秀清 张效信 田晖 周桂萍 白先勇 杨书红 孙凌 李嘉巍 敦金平 宋乔


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