来自月亮影子的美国宇航局科学

作者:司城幄

<p>太阳日冕中的结构在偏振光下是可见的,例如在日本右下角可以看到的黑暗突起,在爱达荷州Tetonia的日食期间捕获的信息:David Elmore和Richard Kautz,2017年12月11日,六位研究人员2017年8月21日在北美洲日全食期间收集到的太阳和地球观测的初步结果讨论了关于太阳大气产生热量的方式的新信息,以及太阳能的下降如何影响地球大气层研究人员在新奥尔良举行的美国地球物理联盟秋季会议上分享了他们的结果,“这次日食让我们有机会巩固太阳 - 地球联系的想法”,甚至如何防止污染其他有细菌的行星</p><p> Lika Guhathakurta说,他负责美国宇航局8月21日日食的科学研究“各种新观察,仪器和观测平台这次日食使这些形式成为可能</p><p>观看这些形式如何发展成为未来使用的新研究计划和新技术将是一件非常有趣的事情“太阳大气中的一刻,而地球上某处每18个月发生一次日全食,八月日食是在陆路漫长的道路上罕见:日全食总共持续了大约90分钟,从它第一次到达俄勒冈州海岸到它离开南美大陆的南美洲大陆这条长长的,不间断的陆地路径为科学家提供了难得的机会通过通常不可能的方式调查太阳及其对地球的影响在日全食的几个瞬间,太阳的日冕 - 否则看不到它明亮的脸旁 - 可以从地球上看到我们研究日冕从太空中用称为日冕仪器的仪器,通过使用金属圆盘阻挡太阳的脸来创造人工日食但是太阳日冕的最内部区域在白天在日全食期间只能看到光线由于被称为衍射的光的特性,一个日冕仪的圆盘必须阻挡太阳的表面和大部分的日冕以获得清晰的图像但是因为月亮是迄今为止远离地球 - 在8月日蚀期间大约230,000英里 - 衍射不是问题,科学家能够非常详细地测量下部电晕​​两名科学家在新闻发布会上谈到他们对日冕的研究:Amir Caspi,a科罗拉多州博尔德市西南研究所的太空科学家和国家太阳天文台的Matt Penn研究我们的太阳日冕提供了一个机会,既可以了解驱动其高温的原因,也可以提高我们预测太阳爆发时的能力</p><p>太阳能材料的巨大爆炸被称为日冕物质抛射,这可能会影响我们的太空环境 - 当强烈撞击卫星时正如Caspi所解释的那样:D根据地面位置,在8月21日日食期间研究太阳的人可以收集长达2分42秒的数据但是由美国国家航空航天局资助的卡斯皮项目从过去的日食研究中获取灵感,进一步延长了时间</p><p>一架美国宇航局的WB-57喷气式飞机,卡斯皮和他的团队在不到7分半钟的时间里就可以看到太阳日冕,虽然它们最初的设计目的是帮助监测航天飞机发射,望远镜以及它们的喷气式飞机</p><p>安装 - 对太阳科学来说是一个令人惊讶的福音“这些仪器并非为科学而建造;他们被重新用于科学研究,“Caspi说”这是WB-57平台上的第一个空中天文学项目“由西南研究所的Amir Caspi领导的美国宇航局资助科学家团队使用安装在NASA喷气式飞机上的望远镜延长他们对太阳日冕的观察时间,在这里看到绿色波长可见光信用:NASA / SwRI / Amir Caspi / Dan Seaton这种改进的科学使得数据分析更具挑战性,因为必须仔细处理和校准图像以显示关于太阳的磁波及其与太阳日冕极高温度的关系的关键细节Matt Penn也利用了日食在陆地上的路径来获得一组独特的观测结果 公民CATE项目 - 大陆 - 美国伸缩日蚀的简称 - 由68个相同的小型望远镜组成,分布在整个路径上,由公民和学生科学家操作“当月亮的影子离开我们的一个望远镜时,它覆盖了我们的下一个网络,“佩恩说,”而不是观察两分半钟,我们可以观察93分钟“在日食期间,该项目的68个望远镜中的61个设法捕获冠状图像,相当于总观察时间的82分钟</p><p>日全食超过陆地的93分钟这一成功意味着团队需要分析大量数据 - 尽管Penn说他们能够捕获他们最感兴趣的太阳能特征的详细图像:快速太阳风流靠近太阳的北极和南极探索太阳 - 地球连接其他科学家在发布会上介绍了关于日食对家乡的影响的结果在太阳的强烈辐射产生一层称为电离层的带电粒子这个大气区域对地球下方和上方空间的变化作出反应</p><p>低层大气或空间天气的这种变化可能表现为破坏可能干扰通信和导航信号的电离层Greg Earle来自弗吉尼亚理工大学,使用日食作为天然实验室来测试电离层对这些通信信号影响的模型</p><p>厄尔和他的团队使用计算机模型来估计日食将如何影响无线电信号 - 主要是它们在逐渐消失之前可以穿过大气的距离他们预测日食会扩大无线电信号的范围,因为电离层中通电粒子的数量会减少,类似于夜间发生的情况</p><p>是正确的“数据证实了我们的建模是在正确的轨道上,”说厄尔“在日食期间,无线电信号的传播距离比正常情况要大得多”电离层是地球大气层中粒子充电的区域,它受到地球下面的天气和来自上方的空间天气的影响</p><p>通信信号通过电离层,因此该区域的变化可以破坏这些信号弗吉尼亚理工大学的Greg Earle带领美国宇航局资助的团队利用日食作为自然实验室来研究电离层对不断变化的条件及其对无线电信号的影响:NASA Goddard / Genna Duberstein / CIL / Krystofer Kim Earle和他的团队使用一连串无线电发射器和接收器测试日食期间的无线电信号范围:两个预先存在的雷达站,四个定制天线站点和报告来自北美各地的数千名火腿无线电操作员,他们自愿将他们的观察结果作为与美国一起组织的竞赛的一部分无线电中继联盟验证电离层的这种模式是向了解电离层不太可预测的变化迈出的一步,这些变化可能影响我们的通信和导航信号的可靠性蒙大拿州立大学的Angela Des Jardins在关于Eclipse热气球项目的简报中发言</p><p>在日食期间,气球飞过地球的低层大气如果你在8月21日在线观看日食,你看到的一些现场视频可能来自这些气球气球 - 由55支大学和高中学生组成的飞行超过100,000英尺 - 提供有关该地区大气层日食的第一次现场镜头除了提供美妙的景色之外,它们还启用了独特的科学项目该项目结合了来自十几个地点的气象气球飞行,形成了地球低层大气的图景 - 我们的部分与之相互作用并直接影响我们的天气 - 对日食的反应这些数据显示了这一点行星边界层,地球大气层的最低部分,在日食期间几乎下降到夜间高度几十个日食气球也飞行含有无害细菌的卡片,以帮助我们了解潜在的行星污染问题“我们不想当我们发送机器人 - 甚至人类 - 时,污染其他行星,所以我们需要了解微观生命,如细菌,是否可以在火星上生存,“Des Jardins说道</p><p> 在许多方面,地球的平流层与火星表面的环境类似,有一个主要的例外:阳光量但在日食期间,阳光的水平下降到接近你可能期望在火星上看到的东西,提供测试这些潜在火星入侵者的坚韧性的完美环境科学家们正在研究这个实验的数据,并希望在接下来的几个月内发布结果</p><p>美国宇航局戈达德的EPIC首席科学家Jay Herman介绍了8月21日的事件让科学家有机会研究日食阻挡一些阳光到达地球的影响这是更准确地测量云在调节太阳能到达地球表面的程度,以及多少被反射回太空的作用的一步计算机程序可以估计不同类型的云对地球能量预算的影响,以及像日食这样的事件 - 月亮在这里作为一个巨大的,无能为力的trable cloud - 可以改进这些项目深空气候观测站 - 一个距离地球一百万英里的国家海洋和大气管理局太空船,总是位于地球和太阳之间 - 提供了一个独特的平台,可以观察日食及其影响</p><p>美国国家航空航天局的一种叫做地球多色成像相机的仪器,它可以测量不同波长的地球反射光,美国宇航局的地球多色成像相机(EPIC)跟踪2017年8月21日北美全日食的路径</p><p>美国宇航局科学家将利用这些观察结果更好地了解云如何影响地球的能量平衡学分:美国宇航局戈达德/ DSCOVR / EPIC当赫尔曼和他的同事测量日食期间反射的光量时,他们发现它在全球范围内减少了10%常规,非相比之下许多其他科学家 - 与美国国家航空航天局的支持相比,日食的变化通常不到1% rt - 利用日食在8月21日对太阳和地球进行新的研究太阳研究由夏威夷大学Shadia Habbal领导的美国宇航局资助小组在日冕物质质量喷射区域上方的日冕中发现了非典型的冷却物质在日食之前刚刚在地表上爆发这一发现正在帮助科学家了解日冕中动态等离子体的物理学在俄勒冈州马德拉斯,由美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的Nat Gopalswamy领导的美国宇航局科学家团队,在日冕指向一个新的专业偏振相机,在两分钟内拍摄四种不同波长的50幅图像</p><p>图像捕获了日冕中太阳能材料的温度和速度数据典型的日冕仪器使用偏振滤光片的机制可以通过每个波长滤波器的三个角度,一个接一个,新的摄像头旨在消除这个耗时的过程,通过合并thousa微小的偏振滤光片可以同时读取不同方向偏振的光线团队的结果与旧的,笨重的偏振相机观察到的以前日食的结果一致 - 成功证明该仪器可用于获得无偏振轮的精确测量结果测试和开发,该组的相机最终将成为一个注定航天飞行的仪器保罗布莱恩斯,一位科学家在UCAR,领导另一个美国宇航局资助的项目,在八月的日食期间研究太阳他们能够在波长处捕获一系列太阳的日冕拉伸距离大约1到5微米,比构成我们的眼睛可以看到的光类型的波长长得多</p><p>这种光谱是不经常做的测量,布莱恩斯和他的团队希望它能揭示有关太阳大气层的有趣特征布莱恩斯的团队也专注于捕捉色球图像在日冕下面的太阳大气层的一部分 - 就在整体之前和之后,当它在月亮的边缘可见而不会被太阳的明亮面孔所淹没时“我们迄今为止所做的一件有趣的事情是将结果与一些比较其他日食实验,“布莱恩斯特别说,通过将他们的数据与空中国家科学基金会的实验所收集的数据进行比较,他们可以确定太阳光谱的哪些部分有望用于未来的地面研究 “我们需要知道的事情之一就是空气吸收的波长 - 如果地球的大气吸收了你正在寻找的光线,那就没有意义了”同样来自高海拔天文台的Philip Judge领导了一个团队与他们密切合作</p><p>布莱恩斯用光谱仪​​研究太阳的日冕和色球 - 通过其分量波长对光进行分类的仪器 - 看到太阳磁场留下的指纹这个以前所未有的时间分辨率记录的色球闪光光谱使团队能够研究色球这些数据正在进行分析正在进行这些数据的分析法官还与史密森尼的机载红外光谱仪实验进行了协调该项目的初步结果显示了两个先前看不见的日冕发射线这些数据也与地面交叉校准每天在日食之外使用的日冕象,正在为研究人员提供一个清洁了解日冕的发射与地球大气吸收的光线之间的关系在两个望远镜站点与公民CATE项目一起工作,Padma Yanamandra-Fisher和她的团队使用八月蚀来测量内部日冕的偏振光,这可以只能在日全食期间从地面观察在偏振光下研究太阳的内部日冕有助于科学家追踪太阳活动的特征,这可能有助于解释日冕的极高温度初步分析显示太阳赤道上的极化最大,显示在哪里自由电子更加丰富,以及日冕中的其他特征他们还发现了弹射材料的结构 - 突出 - 非常微弱的极化Yanamandra-Fisher的团队也将他们的数据与来自Citizen CATE的数据相结合,以帮助揭示太阳日冕的短周期变化,发生在时间上几个小时的时间“我们从两个站点之一获得的数据集是目前可用的内部电晕可见偏振的最佳数据集之一,因为我们在爱达荷州的Tetonia有一个原始的观测站点, Yanamandra-Fisher电离层研究称,Yanamandra-Fisher电离层研究表明,随着影子移动全国,切断电离层通常的电离辐射源,由麻省理工学院Haystack天文台的Phil Erickson领导的团队观察到圆形弓波浪 - 该区域电子密度的扰动,以它们与水在水中航行时所产生的波浪的相似性而得名</p><p>这些波浪沿着整体路径以300英里/秒的速度飞行</p><p>行星电离层干扰有时会导致上层的空间天气模式大气层,通常与大气重力波有关“我们在2017年8月的电离层测量e剪辑非常顺利马萨诸塞州东部磨石山的高功率电离层雷达在日食周围完美地运行了五天,测量了电离层密度,温度和速度开销以及东海岸的不同方向,“埃里克森说”另外,我们基于GPS的全电子内容软件在整个北美大陆上产生了广泛的电离层响应覆盖图</p><p>这两个数据集都有许多令人着迷的特征,其中一些是出乎意料的“Bob Marshall和他的团队,来自科罗拉多大学博尔德分校,探测电离层的D区对极低频率或VLF无线电信号的反应,这是电离层中最低和最不密集的部分 - 因此,最不了解的数据收集进展顺利,马歇尔说,该小组获得了他们所希望的所有数据</p><p>该小组收集了穿过B中总体路径的VLF发射机信号oulder;犹他州熊湖;加拿大安大略省埃尔金菲尔德所有的观测结果都显示了日食的明显标志,以及意想不到的太阳耀斑“我们继续将模型模拟结合在一起,以验证这些日食的VLF观测结果,”马歇尔说:“模型相当参与和复杂,但我们正在取得很大进展“来源:....