美国国家航空航天局计划将一架大型望远镜对准美国即将到来的两次日食

第三只手烈

2019年12月26日从印度尼西亚亚齐省西默卢区拍摄的火环日食。(图片来源:Khalis Surry/Anadolu Agency via Getty Images)

（）据美国太空网（杰米·卡特）：在即将到来的10月14日日环食期间，一架112英尺(34米)的退役美国宇航局射电望远镜将指向太阳，以研究当太阳黑子被月球覆盖时会发生什么。

作为太阳巡逻公民科学项目的一部分，这是一项实验的预演，该实验将在明年4月8日美国日全食期间达到高潮。

“太阳巡逻”将研究太阳内部日冕的无线电发射，但具体是如何和为什么是一个关于射电望远镜、太阳目前高度活跃以及六个月内在同一地点发生两次日食的不可思议的礼物的故事。

美国宇航局资助的项目将使用加利福尼亚州莫哈韦沙漠的戈德斯通苹果谷射电望远镜(GAVRT)，该望远镜曾是美国宇航局深空网络的一部分，直到十多年前退役。现在，学生们经常使用它来研究黑洞、类星体和行星——远程操作望远镜并收集数据——但它也用于制作无线电波长的太阳地图。在接下来的六个月中，GAVRT将两次指向太阳，努力梳理出否则无法获得的太阳黑子数据。接下来是这样的。

射电望远镜会看到什么

天文学家把天空分成度数，但是每一个都被分成60等分，称为弧分。“太阳的直径为30弧分，所以在任何给定的时间，我们的天线只能看到来自太阳一部分的辐射，”美国宇航局喷气推进实验室的科学家Thangasamy Velusamy告诉Space.com。Valusamy正在与南加州刘易斯教育研究中心的教育工作者合作开展“太阳巡逻公民科学”项目。这意味着GAVRT在任何时候只能“看到”大约五分之一的太阳。“所以我们能做的最好的事情就是研究太阳黑子，”韦卢萨米继续说道。

太阳黑子是太阳磁场中的扰动，可以像一颗行星那么大，在它的表面可以看到黑点。“太阳巡逻队”在日食当天找到它们应该没有任何问题。毕竟，随着太阳接近11年左右的太阳活动周期的顶峰，它们现在是每天都会出现的景象。“我相信太阳会非常活跃，”韦卢萨米说。"我们将有很多选择。"

不要期待任何不可思议的图像——这是射电天文学，用无线电波长研究宇宙。“我们的展览不会是图片展，”韦卢萨米说。“我们将在千兆赫波长——无线电发射——观察太阳，所以我们不能拍摄漂亮或即时的照片，”他说。他补充说，用无线电波长对太阳成像是可能的，但需要大约30分钟。

射电望远镜将研究什么



太阳巡逻科学家将观察太阳黑子被月球覆盖的情况。(图片来源:Meggan Wood via Getty Images)

“太阳巡逻”实际上将研究“活动区域”——当月球在太阳内部日冕中的黑子上方移动时，在这些黑子上方形成的磁性复杂区域。

“无线电频率不看太阳表面——光球层——无线电发射取决于你正在看的频率，”韦卢萨米说。“我们以3-14千兆赫的四种不同频率制作地图，这意味着我们可以探测太阳表面上方2000到15000公里的高度。”这是至关重要的，因为它可以测量太阳黑子上方的磁场。"

很多太空任务测量远离太阳的磁场，但为了将它与太阳发生的事情联系起来，我们需要这些中间测量，”韦卢萨米说。

日食带来的不同



戈德斯通苹果谷射电望远镜(GAVRT)位于加利福尼亚州的莫哈韦沙漠。(图片来源:美国宇航局/JPL加州理工学院/GAVRT)

任何时候都可以用射电望远镜研究太阳黑子。为什么在月蚀期间这样做？日食揭示了射电望远镜无法探测到的太阳细节。当月亮穿过太阳黑子时，它将在不同的时间阻挡它的不同部分，使科学家能够区分来自一个部分和另一个部分的光信号。“当月亮在日食期间穿过太阳黑子时，天线收集的能量将会减少，”韦卢萨米说。减少多少取决于活动区域的亮度，但学生们将获得两组数据——一组是太阳黑子在月球后面消失时的数据，另一组是它重新出现时的数据。“我们将能够以非常高的角度分辨率解构太阳黑子的细节，”韦卢萨米说。

望远镜的准确指向将取决于日食当天太阳黑子的位置，但如果有太阳黑子的话——很有可能会有——gav rt将探测到活跃区域无线电辐射的细微变化。同样的技术在2012年5月美国的上一次日环食中首次使用，当时从苹果谷看，83%的太阳被月亮挡住了。

为什么四月的月食更重要

对于追日食的人来说，全食——当月亮挡住所有的太阳，黄昏降临——是最大的奖赏。对于射电望远镜来说，情况并非如此。

虽然GAVRT将在北美即将到来的两次日食期间指向太阳，但这两次射电望远镜都不会看到最好的一次，因为2023年10月14日没有“火环”，2024年4月8日也没有全食。事实上，在10月GAVRT将会看到77%的太阳被月亮遮住，而在4月它不会达到50%。这在很大程度上是不相关的——成功取决于太阳表面是否有太阳黑子，以及几何形状是否意味着它们被月球的边缘遮住。“日食的大小对我们来说并不重要，因为我们只是在观察太阳内部的局部区域，”韦卢萨米说。

然而，四月的月食比十月的月食更容易研究是有原因的。“10月14日清晨，太阳将在地平线上非常低，这将非常具有挑战性，”韦卢萨米说。在日食开始时，太阳和月亮将会在东南方向14度的位置。"我们的天线可以下降到8度，但这不是进行观测的最佳条件."在四月，日食在几个小时后开始，那时太阳将在东南方更高的地方——大约44度。

正是因为这个原因，十月的月食是四月的测试平台。十月也是天气更具挑战性的时候，尽管射电天文学有一个所有日食追逐者都会嫉妒的好处。“至少我们不用考虑云，”韦卢萨米说。"只有光学天文学家才需要担心这个问题."