太阳表面的细节，正在被一点点揭开：以最精细的细节来观察太阳！

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你还记得今年1月下旬，美国国家科学基金会4米井上太阳望远镜发布的第一批图像吗？以令人瞠目结舌的细节揭示了太阳，这架望远镜是世界上最大的太阳望远镜，使研究人员能够以比以往任何时候更高的分辨率放大太阳表面。但是，除了能够以前所未有的分辨率捕捉太阳之外，新望远镜的尺寸还有另一个优势，它还将使科学家能够捕捉到前所未有的光线。


美国国家大气研究中心(NCAR)的科学家Roberto Casini说：有两种方式可以使用像井上太阳望远镜这样的大望远镜，可以用望远镜直径所允许的最精细细节来观察太阳，也可以牺牲一些细节来像使用光子桶一样使用望远镜，而井上太阳望远镜给了我们一个非常大的桶。NCAR高海拔天文台(HAO)的科学家们希望，将望远镜用作光子桶，将有机会在太阳辐射的可见光光谱中发现新的偏振信号，这些光谱可能太微弱，用以前的较小望远镜找不到。


这样的信号，给科学家提供了关于太阳错综复杂磁场运作的关键线索，当更多的阳光被捕获时，这些信号更容易辨认出来。为了寻找这些信号，研究人员设计并建造了井上太阳望远镜五台仪器中的一台：可见光谱偏振仪(VISP)。这台用途极其广泛的仪器，可以观测太阳辐射可见光光谱范围内的任何波长，使科学家有极大的灵活性进行探索。同时还将与一个设施软件包相结合，该软件包将迅速将VISP收集的数据转化为科学产品。
从极少数到许多
可见光谱偏振仪的工程灵活性和数据处理能力，将重新引起人们对太阳偏振光能揭示什么奥秘的关注。NCAR是由国家科学基金会(NSF)赞助，井上太阳望远镜由美国国家科学基金会的国家太阳天文台管理。一个多世纪以来，科学家们已经知道，磁场会影响太阳大气中离子发射或散射的光，从而产生偏振。通过对这些场的偏振特征进行建模和解释，科学家可以追踪太阳磁场的大尺度形状和结构。


最终，这将帮助研究人员更好地了解太阳喷发以及如何预测它们。这些暴力事件产生的太空天气有可能扰乱无线电通信、电网和GPS信号，并危及宇航员和损坏卫星。但探测和解释来自太阳的偏振光一直是一个挑战，部分原因是因为信号通常非常微弱，科学家需要收集大量光子才能将该信号与太阳的未偏振背景区分开来。用于检测偏振的仪器也造成了这一困难，因为它们可以自己引入偏振。


例如，望远镜中用来引导入射光到达探测器的反射镜也会使入射光偏振。解开来自太阳的偏振信号，并解释该信号所需的技能是相当专业的。到目前为止，太阳光谱偏振测量一直是一门只有少数人掌握的技术。Visp和井上太阳望远镜为了打破这一瓶颈而设计，该仪器可以在最少的人工干预下安装和运行，它将直接将数据输入设备软件，该软件可以处理信息并将其转换为可用于科学的产品。
发现新事物的可能
VISP自动化设计还有另一个明显的优势，与它的前身不同，它必须手动重新配置才能研究不同波长的光，VISP设置可以很容易地从计算机控制台进行修改，以观察太阳可见光光谱中的任何波长。对于老式的、劳动密集型的光谱偏振仪，科学家们倾向于坚持使用经过充分测试的波长，这些波长已经被认为对太阳的磁性很敏感。科学家们将能够使用VISP来研究这些相同的波长，并利用井上太阳望远镜的分辨率来前所未有地详细地观察这种偏振。


但VISP也将给予科学家探索可见光全光谱的许可证，在那里可能会偶然发现以前从未发现的新偏振信号，这可能会丰富科学家对太阳磁场的理解。使用VISP可能更有可能找到这些以前未被发现的信号，因为除了仪器的自动化灵活性外，还安装在了一个巨大的望远镜下，能够让更多的光线进入。新的偏振信号可能比已知信号更微弱，它们的检测，将需要更大的光子池才能将信号与噪声隔离。


VISP仍在现场验收和科学验证的最后过程中，在此期间，研究人员将证明该仪器正在满足所有功能的要求，因此它在科学上是可行的，一旦这个过程完成，仪器将开始科学操作。最终，包括VISP在内的所有望远镜仪器，都将可供世界各地的研究人员使用。
博科园｜研究/来自：NCAR & UCAR
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