2020年1月30日，位于夏威夷的太陽望遠鏡捕捉到迄今為止最清晰的太陽表面圖像。高清圖像里，太陽仿佛是流動的黃金，展現(xiàn)出太陽作為等離子體復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。也為人類認識太陽和預(yù)測太陽活動，提供了更進一步的素材。
一、太陽概貌
太陽（Sun）是位于太陽系中心的恒星，它幾乎是熱等離子體與磁場交織著的一個理想球體。 太陽的直徑大約是1,392,000公里，質(zhì)量大約是2×10^30千克，占太陽系總質(zhì)量的99.86% ，其中約四分之三是氫，剩下的幾乎都是氦。
二、外層結(jié)構(gòu)
太陽從中心向外可分為核反應(yīng)區(qū)、輻射區(qū)、對流層和大氣層。由于太陽外層氣體的透明度極差，人類能夠直接觀測到的是太陽大氣層，從內(nèi)向外分為光球、色球和日冕3層。
光球?qū)樱汗馇虮砻媪硪环N著名的活動現(xiàn)象便是太陽黑子。黑子是光球?qū)由系木薮髿饬餍郎u，大多呈現(xiàn)近橢圓形，在明亮的光球背景反襯下顯得比較暗黑，但實際上它們的溫度高達4000℃左右，倘若能把黑子單獨取出，一個大黑子便可以發(fā)出相當(dāng)于滿月的光芒。日面上黑子出現(xiàn)的情況不斷變化，這種變化反映了太陽輻射能量的變化。太陽黑子的變化存在復(fù)雜的周期現(xiàn)象，平均活動周期為11.2年。
色球?qū)樱壕o貼光球以上的一層大氣稱為色球?qū)?，平時不易被觀測到，過去這一區(qū)域只是在日全食時才能被看到。當(dāng)月亮遮掩了光球明亮光輝的一瞬間，人們能發(fā)現(xiàn)日輪邊緣上有一層玫瑰紅的絢麗光彩，那就是色球。色球?qū)雍窦s8000千米,它的化學(xué)組成與光球基本上相同，但色球?qū)觾?nèi)的物質(zhì)密度和壓力要比光球低得多。日常生活中，離熱源越遠處溫度越低，而太陽大氣的情況卻截然相反，光球頂部接近色球處的溫度差不多是4300℃，到了色球頂部溫度竟高達幾萬度，再往上，到了日冕區(qū)溫度陡然升至上百萬度。人們對這種反常增溫現(xiàn)象感到疑惑不解，至今也沒有找到確切的原因。
日冕：日冕的范圍在色球之上，一直延伸到好幾個太陽半徑的地方。日冕里的物質(zhì)更加稀薄，它還會有向外膨脹運動，并使得熱電離氣體粒子連續(xù)地從太陽向外流出而形成太陽風(fēng)。
三、太陽新貌
當(dāng)?shù)貢r間1月29日，位于夏威夷毛伊島的世界最大太陽望遠鏡DKIST發(fā)布了首張照片。這是人類歷史上最細致的一張?zhí)枅D像，表面翻滾著等離子，呈現(xiàn)出細胞狀結(jié)構(gòu)，每個結(jié)構(gòu)約為得克薩斯州大小。這些等離子構(gòu)成的湍流產(chǎn)生于明亮的太陽中心，將太陽內(nèi)部的熱量傳輸?shù)教柋砻妫鋮s后再通過黑暗通道下沉，構(gòu)成了一種對流。
DKIST望遠鏡拍攝的太陽表面細節(jié)
DKIST望遠鏡
DKIST位于毛伊島最高峰Haleakala，有意思的是，海拔3028米的Haleakala在當(dāng)?shù)匾鉃椤疤栔摇?目前還在初期測試階段，計劃在今年7月全面投用。利用當(dāng)?shù)貎?yōu)越的觀測條件和獨特的光學(xué)設(shè)計，這臺4米口徑的望遠鏡能夠繪制太陽向外太空發(fā)散的磁場。太陽磁場是太陽活動的重要因素，與黑子、日珥和耀斑等都有密切關(guān)系，因而也影響到地球生活。一旦出現(xiàn)爆發(fā)，它可能干擾到航空飛行、造成電網(wǎng)癱瘓，甚至使衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)失效。預(yù)測太陽磁場，能提高人類對空間天氣的理解。目前，人類的空間天氣預(yù)報能力至少落后地球天氣預(yù)報50年。
夏威夷大學(xué)馬諾亞天文學(xué)研究所教授杰夫·庫恩（Jeff Kuhn）認為，這是自伽利略時代以來人類地基太陽研究能力的最大飛躍，通過紅外和光學(xué)技術(shù)，DKIST能揭示太陽黑子和細微的磁性特征，以及它們的磁場是如何進入太空的。太陽每秒都要燃燒約500萬噸氫燃料。將鏡頭直接對準這樣一種表面溫度為6000攝氏度的星體，顯然存在挑戰(zhàn)。DKSIT望遠鏡的主觀托馬斯·李默樂（Thomas Rimmele）表示，望遠鏡的焦點熱到能在短時間內(nèi)融化金屬。為了保護望遠鏡，科學(xué)家們制作了一個專門的冷卻系統(tǒng)，相當(dāng)于每晚制出能填滿一整個游泳池的冰塊，再通過11公里長的管道將冷卻劑分配到整座天文臺，用于白天降溫。望遠鏡的穹頂本身則被冷卻薄板覆蓋，內(nèi)部還有提供陰影的擋板結(jié)構(gòu)。
四、太陽倩影
