太阳磁场望远镜

中国提出建造的太阳磁场和速度场测量系统
太阳磁场望远镜(Solar Magnetic Field Telescope,SMFT),[2]是一台口径为35cm的光学太阳望远镜,[1]位于中国北京怀柔太阳观测基地。[6]该望远镜是中国科学家在世界上首先提出并利用太阳光球和色球两条谱线进行两层次磁场和速度场视频测量的太阳磁像仪系统,是进行太阳物理核心课题研究的关键仪器。[3]
太阳磁场望远镜主要由艾国祥院士提出和设计,[5]由当时的北京天文台[a]、南京天文仪器厂、长春物理研究所[b]和福建物质结构研究所等单位共同研制,[10]于1985年安装在北京天文台的怀柔观测站并投入使用。[1][11]其工作原理是应用物理学中的塞曼效应获得太阳的磁场,[4]主要由35厘米真空折射望远镜、 偏振分析器、双折射滤光器及后端成像系统组成。[1]
自投入观测以来,太阳磁场望远镜取得了许多重要的研究成果。[1]通过对观测数据进行分析和研究,科研人员发现了耀斑前兆红移、黑子半影亮纤维比暗纤维磁场强300Gs[c]色球磁场反变和磁纤维、磁超米粒寿命由20小时改写为70至90小时、网络磁元特征、对消磁结构、耀斑矢量场特性等一系列新现象。[13]同时,基于太阳磁场望远镜的观测,怀柔太阳观测基地与美国日本法国等国家的科学家建立了长期的观测研究合作关系。[1]太阳磁场望远镜的观测资料也被国际物理学家广泛使用,美国、法国、德国等国家的太阳物理学家均利用太阳磁场望远镜进行学术研究,发表了近百篇SCI期刊学术论文。[3]太阳磁场望远镜于1987年获中国科学院科技进步一等奖,1988年获得国家科技进步一等奖。[5]

研究背景

对于太阳本身来说,磁场是它最基本的属性之一。首先,太阳黑子的11年周期本质上是太阳大尺度磁场的周期性转化;其次,太阳系中最剧烈的爆发现象——太阳耀斑日冕物质抛射通常是由太阳磁场的演化所驱动的;最后,与磁场相关的物理过程导致了太阳外层大气——日冕的百万度高温,并产生充满行星际空间的超声速太阳风。而对地球的影响,除了产生美丽的极光外,还会干扰通信和导航系统,影响卫星及星载仪器的正常运行,甚至威胁宇航员的生命安全。1989年的一场太阳风暴,就曾严重影响多颗卫星及星载仪器的正常运行,并造成加拿大魁北克省电力系统崩溃,北美地区数百万人受到影响。[14]