你還記得今年1月下旬，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)4米井上太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡發(fā)布的第一批圖像嗎？以令人瞠目結(jié)舌的細(xì)節(jié)揭示了太陽(yáng)，這架望遠(yuǎn)鏡是世界上最大的太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡，使研究人員能夠以比以往任何時(shí)候更高的分辨率放大太陽(yáng)表面。

但是，除了能夠以前所未有的分辨率捕捉太陽(yáng)之外，新望遠(yuǎn)鏡的尺寸還有另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，它還將使科學(xué)家能夠捕捉到前所未有的光線。

美國(guó)國(guó)家大氣研究中心(NCAR)的科學(xué)家Roberto Casini說(shuō)：有兩種方式可以使用像井上太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡這樣的大望遠(yuǎn)鏡，可以用望遠(yuǎn)鏡直徑所允許的最精細(xì)細(xì)節(jié)來(lái)觀察太陽(yáng)，也可以犧牲一些細(xì)節(jié)來(lái)像使用光子桶一樣使用望遠(yuǎn)鏡，而井上太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡給了我們一個(gè)非常大的桶。NCAR高海拔天文臺(tái)(HAO)的科學(xué)家們希望，將望遠(yuǎn)鏡用作光子桶，將有機(jī)會(huì)在太陽(yáng)輻射的可見(jiàn)光光譜中發(fā)現(xiàn)新的偏振信號(hào)，這些光譜可能太微弱，用以前的較小望遠(yuǎn)鏡找不到。

這樣的信號(hào)，給科學(xué)家提供了關(guān)于太陽(yáng)錯(cuò)綜復(fù)雜磁場(chǎng)運(yùn)作的關(guān)鍵線索，當(dāng)更多的陽(yáng)光被捕獲時(shí)，這些信號(hào)更容易辨認(rèn)出來(lái)。為了尋找這些信號(hào)，研究人員設(shè)計(jì)并建造了井上太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡五臺(tái)儀器中的一臺(tái)：可見(jiàn)光譜偏振儀(VISP)。這臺(tái)用途極其廣泛的儀器，可以觀測(cè)太陽(yáng)輻射可見(jiàn)光光譜范圍內(nèi)的任何波長(zhǎng)，使科學(xué)家有極大的靈活性進(jìn)行探索。同時(shí)還將與一個(gè)設(shè)施軟件包相結(jié)合，該軟件包將迅速將VISP收集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為科學(xué)產(chǎn)品。

從極少數(shù)到許多

可見(jiàn)光譜偏振儀的工程靈活性和數(shù)據(jù)處理能力，將重新引起人們對(duì)太陽(yáng)偏振光能揭示什么奧秘的關(guān)注。NCAR是由國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)贊助，井上太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的國(guó)家太陽(yáng)天文臺(tái)管理。一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)家們已經(jīng)知道，磁場(chǎng)會(huì)影響太陽(yáng)大氣中離子發(fā)射或散射的光，從而產(chǎn)生偏振。通過(guò)對(duì)這些場(chǎng)的偏振特征進(jìn)行建模和解釋?zhuān)茖W(xué)家可以追蹤太陽(yáng)磁場(chǎng)的大尺度形狀和結(jié)構(gòu)。

最終，這將幫助研究人員更好地了解太陽(yáng)噴發(fā)以及如何預(yù)測(cè)它們。這些暴力事件產(chǎn)生的太空天氣有可能擾亂無(wú)線電通信、電網(wǎng)和GPS信號(hào)，并危及宇航員和損壞衛(wèi)星。但探測(cè)和解釋來(lái)自太陽(yáng)的偏振光一直是一個(gè)挑戰(zhàn)，部分原因是因?yàn)樾盘?hào)通常非常微弱，科學(xué)家需要收集大量光子才能將該信號(hào)與太陽(yáng)的未偏振背景區(qū)分開(kāi)來(lái)。用于檢測(cè)偏振的儀器也造成了這一困難，因?yàn)樗鼈兛梢宰约阂肫瘛?/p>

例如，望遠(yuǎn)鏡中用來(lái)引導(dǎo)入射光到達(dá)探測(cè)器的反射鏡也會(huì)使入射光偏振。解開(kāi)來(lái)自太陽(yáng)的偏振信號(hào)，并解釋該信號(hào)所需的技能是相當(dāng)專(zhuān)業(yè)的。到目前為止，太陽(yáng)光譜偏振測(cè)量一直是一門(mén)只有少數(shù)人掌握的技術(shù)。Visp和井上太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡為了打破這一瓶頸而設(shè)計(jì)，該儀器可以在最少的人工干預(yù)下安裝和運(yùn)行，它將直接將數(shù)據(jù)輸入設(shè)備軟件，該軟件可以處理信息并將其轉(zhuǎn)換為可用于科學(xué)的產(chǎn)品。

發(fā)現(xiàn)新事物的可能

VISP自動(dòng)化設(shè)計(jì)還有另一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)，與它的前身不同，它必須手動(dòng)重新配置才能研究不同波長(zhǎng)的光，VISP設(shè)置可以很容易地從計(jì)算機(jī)控制臺(tái)進(jìn)行修改，以觀察太陽(yáng)可見(jiàn)光光譜中的任何波長(zhǎng)。對(duì)于老式的、勞動(dòng)密集型的光譜偏振儀，科學(xué)家們傾向于堅(jiān)持使用經(jīng)過(guò)充分測(cè)試的波長(zhǎng)，這些波長(zhǎng)已經(jīng)被認(rèn)為對(duì)太陽(yáng)的磁性很敏感?？茖W(xué)家們將能夠使用VISP來(lái)研究這些相同的波長(zhǎng)，并利用井上太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡的分辨率來(lái)前所未有地詳細(xì)地觀察這種偏振。

但VISP也將給予科學(xué)家探索可見(jiàn)光全光譜的許可證，在那里可能會(huì)偶然發(fā)現(xiàn)以前從未發(fā)現(xiàn)的新偏振信號(hào)，這可能會(huì)豐富科學(xué)家對(duì)太陽(yáng)磁場(chǎng)的理解。使用VISP可能更有可能找到這些以前未被發(fā)現(xiàn)的信號(hào)，因?yàn)槌藘x器的自動(dòng)化靈活性外，還安裝在了一個(gè)巨大的望遠(yuǎn)鏡下，能夠讓更多的光線進(jìn)入。新的偏振信號(hào)可能比已知信號(hào)更微弱，它們的檢測(cè)，將需要更大的光子池才能將信號(hào)與噪聲隔離。

VISP仍在現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收和科學(xué)驗(yàn)證的最后過(guò)程中，在此期間，研究人員將證明該儀器正在滿足所有功能的要求，因此它在科學(xué)上是可行的，一旦這個(gè)過(guò)程完成，儀器將開(kāi)始科學(xué)操作。最終，包括VISP在內(nèi)的所有望遠(yuǎn)鏡儀器，都將可供世界各地的研究人員使用。

博科園｜研究/來(lái)自：NCAR & UCAR

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