作者：理查德·A·洛維特
天文學家們正在尋求預測太陽風暴，科學家們本週在德國不萊梅舉行的空間研究委員會會議上報告稱，他們正在接收大量新資料的初步資訊。
這些資料來自一顆新的衛星，即太陽動力學天文臺 (SDO)，它於四月下旬開始執行。它於 2 月 11 日發射，耗資 8.56 億美元（包括最初五年的運營），是 NASA“與星共生計劃”的首個任務，旨在更好地瞭解太陽磁暴的來源。
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其中一個搭載的儀器利用多普勒效應來測量太陽大氣中離子化氣體的運動，以響應太陽磁場（即磁通量）的變化。加州斯坦福大學的研究科學家、SDO 團隊成員劉揚表示，這些變化非常重要，因為它們經常引發太陽耀斑和日冕物質拋射。反過來，這些事件會向地球發射輻射，擊毀衛星，破壞電網並危及宇航員。
劉揚說，之前的儀器一直未能持續探測到這些事件發生前磁通量的早期變化，因為它們要麼視野狹窄——這意味著當事件開始時，它們只能偶然地指向太陽的正確部分——要麼它們更新通量圖的速度不夠快，無法捕捉到事件初始階段發生的快速變化。
相比之下，SDO 每隔幾秒以 750 公里的解析度拍攝整個太陽，並每 15 分鐘生成太陽圓盤整個磁場的向量圖。洛克希德·馬丁公司空間系統先進技術中心（位於加利福尼亞州帕洛阿爾託）的科學家艾倫·泰特爾說，實際上，天文臺的六個 1600 萬畫素相機中的一個每秒都在向地球傳回影像，他是 SDO 另一個儀器的首席研究員。
目前，太陽異常平靜，但科學家們希望利用 SDO 觀察太陽進入下一個太陽黑子週期時會發生怎樣的變化。
新的光芒
新的天文臺已經產生了成果。“我們仍然處於一個多世紀以來最深的太陽活動極小期，”泰特爾說。“儘管如此，太陽還是向我們展示了許多日冕物質拋射、日珥爆發、小耀斑，甚至是一些中等大小的耀斑。”
“SDO 磁通量儀器的優點在於能夠 24/7 非常快速地測量整個太陽圓盤，”劉補充道。
SDO 還配備了一組 15 釐米的望遠鏡，用於測量太陽日冕的溫度，它使用光譜儀來尋找來自鐵離子和氦離子的指示性發射線，這些發射線對應於 20,000 開爾文到 20,000,000 開爾文的溫度。
為了使這些影像足夠清晰以進行高解析度mapping（畫素尺寸小至 730 公里），泰特爾說，天文臺必須非常穩定，以至於相機目標偏移不超過 7 公里。“這相當於從 10 公里的距離將雷射指向直徑為半毫米的目標圓圈，”他說。該相機還具有快速快門速度，使其能夠跟蹤以每秒 1,000 至 2,000 公里速度移動的“團狀”熱氣體。
一個新的細節，以前的相機沒有充分研究，是隨著耀斑演變而沿著磁場線快速傳播的波。科羅拉多大學博爾德分校大氣與空間物理實驗室的湯姆·伍茲說：“我們以前見過這些波，但我們現在看到的細節要好得多。”
伍茲還說，“這些快速波擊中了另一個活動區，似乎引發了同情耀斑。這有點像一個太陽風暴迫使另一個太陽風暴在太陽的其他地方發生。你可以看到它在太陽圓盤的大部分割槽域傳播。這真是太令人驚歎了。”
伍茲補充說，教訓是太陽科學家對太陽的看法過於小規模。“這真的徹底改變了我們從全球尺度行動的角度來思考太陽的方式，”他說。
伍茲自己的研究涉及 SDO 的第三個儀器，該儀器測量太陽發射的“極端”紫外線（波長 0.1-105 奈米）。伍茲驚人地表示，天文臺已經發現，耀斑的 X 射線輻射之後一兩個小時，會有一個極端紫外線脈衝，其能量是初始 X 射線爆發的三倍。“我們一直在研究冰山一角，”他在談到之前的研究時說。“我們還不完全理解這在正在發生的物理學方面意味著什麼。”
與此同時，資料正在湧入。“不幸的是，”泰特爾說，“可怕的事實是，僅光譜望遠鏡每天就產生大約 3.5 太位元組的未壓縮影像。”
但科羅拉多大學的弗蘭克·埃帕維爾說，真正的挑戰——以及 SDO “真正令人興奮”的地方——是衛星三個儀器之間的協調。
“由於我們從 SDO 獲得的資料寶藏規模龐大，”他說，“這將需要整個科學界篩選並建立聯絡，以推動科學進步。”