作者：理查德·A·洛维特
天文学家们正在寻求预测太阳风暴，科学家们本周在德国不莱梅举行的空间研究委员会会议上报告称，他们正在接收大量新数据的初步信息。
这些数据来自一颗新的卫星，即太阳动力学天文台 (SDO)，它于四月下旬开始运行。它于 2 月 11 日发射，耗资 8.56 亿美元（包括最初五年的运营），是 NASA“与星共生计划”的首个任务，旨在更好地了解太阳磁暴的来源。
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其中一个搭载的仪器利用多普勒效应来测量太阳大气中离子化气体的运动，以响应太阳磁场（即磁通量）的变化。加州斯坦福大学的研究科学家、SDO 团队成员刘扬表示，这些变化非常重要，因为它们经常引发太阳耀斑和日冕物质抛射。反过来，这些事件会向地球发射辐射，击毁卫星，破坏电网并危及宇航员。
刘扬说，之前的仪器一直未能持续探测到这些事件发生前磁通量的早期变化，因为它们要么视野狭窄——这意味着当事件开始时，它们只能偶然地指向太阳的正确部分——要么它们更新通量图的速度不够快，无法捕捉到事件初始阶段发生的快速变化。
相比之下，SDO 每隔几秒以 750 公里的分辨率拍摄整个太阳，并每 15 分钟生成太阳圆盘整个磁场的矢量图。洛克希德·马丁公司空间系统先进技术中心（位于加利福尼亚州帕洛阿尔托）的科学家艾伦·泰特尔说，实际上，天文台的六个 1600 万像素相机中的一个每秒都在向地球传回图像，他是 SDO 另一个仪器的首席研究员。
目前，太阳异常平静，但科学家们希望利用 SDO 观察太阳进入下一个太阳黑子周期时会发生怎样的变化。
新的光芒
新的天文台已经产生了成果。“我们仍然处于一个多世纪以来最深的太阳活动极小期，”泰特尔说。“尽管如此，太阳还是向我们展示了许多日冕物质抛射、日珥爆发、小耀斑，甚至是一些中等大小的耀斑。”
“SDO 磁通量仪器的优点在于能够 24/7 非常快速地测量整个太阳圆盘，”刘补充道。
SDO 还配备了一组 15 厘米的望远镜，用于测量太阳日冕的温度，它使用光谱仪来寻找来自铁离子和氦离子的指示性发射线，这些发射线对应于 20,000 开尔文到 20,000,000 开尔文的温度。
为了使这些图像足够清晰以进行高分辨率mapping（像素尺寸小至 730 公里），泰特尔说，天文台必须非常稳定，以至于相机目标偏移不超过 7 公里。“这相当于从 10 公里的距离将激光指向直径为半毫米的目标圆圈，”他说。该相机还具有快速快门速度，使其能够跟踪以每秒 1,000 至 2,000 公里速度移动的“团状”热气体。
一个新的细节，以前的相机没有充分研究，是随着耀斑演变而沿着磁场线快速传播的波。科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室的汤姆·伍兹说：“我们以前见过这些波，但我们现在看到的细节要好得多。”
伍兹还说，“这些快速波击中了另一个活动区，似乎引发了同情耀斑。这有点像一个太阳风暴迫使另一个太阳风暴在太阳的其他地方发生。你可以看到它在太阳圆盘的大部分区域传播。这真是太令人惊叹了。”
伍兹补充说，教训是太阳科学家对太阳的看法过于小规模。“这真的彻底改变了我们从全球尺度行动的角度来思考太阳的方式，”他说。
伍兹自己的研究涉及 SDO 的第三个仪器，该仪器测量太阳发射的“极端”紫外线（波长 0.1-105 纳米）。伍兹惊人地表示，天文台已经发现，耀斑的 X 射线辐射之后一两个小时，会有一个极端紫外线脉冲，其能量是初始 X 射线爆发的三倍。“我们一直在研究冰山一角，”他在谈到之前的研究时说。“我们还不完全理解这在正在发生的物理学方面意味着什么。”
与此同时，数据正在涌入。“不幸的是，”泰特尔说，“可怕的事实是，仅光谱望远镜每天就产生大约 3.5 太字节的未压缩图像。”
但科罗拉多大学的弗兰克·埃帕维尔说，真正的挑战——以及 SDO “真正令人兴奋”的地方——是卫星三个仪器之间的协调。
“由于我们从 SDO 获得的数据宝藏规模庞大，”他说，“这将需要整个科学界筛选并建立联系，以推动科学进步。”