在过去千百年里,人类只能用肉眼观看宇宙。不过随着光学望远镜的出现,一下子开拓了天文学家们的眼界,对宇宙的看法也随着不断的观测有了更深的认识。尽管人类通过望远镜看到太空更远的地方,依旧对距离地球1.5亿公里远的太阳表面是什么样还是不清楚。继美国夏威夷井上健太阳望远镜(DKIST)在年初捕获到太阳表面清晰细节后,欧洲最大的望远镜在7月份捕获到了太阳黑子的高分辨率图像,但图像让人觉得甚是恐怖。
据悉,来自德国的科学家团队利用位于西班牙泰德天文台的格雷戈尔太阳望远镜(GREGOR,欧洲最大太阳望远镜)对准太阳进行了前所未有的观测,获得了太阳表面复杂结构的高清晰度图像,包括太阳黑子和太阳等离子体的一些细节。
从发布的两张图片:一张是望远镜在516纳米波长下太阳磁场的复杂结构图,这图其实和夏威夷望远镜拍到的太阳表面类似,都是如同熔化的黄金一般,但那画面中如细胞状的每一格面积就相当于美国德州;另一张则是望远镜在430纳米波长下的太阳黑子。就画面来看,这太阳黑子如同在用显微镜在看某种生物的恐怖大嘴(皱囊虫?七鳃鳗?),还是地狱的入口?想想都让人有些毛骨悚然。
之所以这个太阳望远镜能捕获到太阳表面如此惊人的细节,得益于团队对望远镜的升级。望远镜是非常复杂的光学系统,包括镜子、透镜、玻璃立方体、滤光片和其他光学元件。如果其中一个元件不完美,则整个系统的性能将受到影响。这类似于戴错眼镜,导致视力模糊。但与眼镜不同,要检测望远镜中的哪些元素可能会引起问题是非常困难的。
为此德国团队花费了一年的时间来找出了一些问题,并用重建光学模型来解决问题。比如散光就是光学领域的常见问题之一,它不仅会影响人的30-60%视力,还会影响更复杂的望远镜。团队为纠正这个问题,创建了复杂的离轴抛物线镜,并将其打磨到6纳米的精度,约为人类头发直径的1/10000。最后在2020年3月份完成了望远镜的升级,升级后的望远镜可以拍摄太阳表面50公里的细节,相当于从1公里外的地方拍足球场上的一根针。因后来暴风雪的影响,团队未能第一时间观测太阳,直到7月西班牙重新开放。
特内里费德国太阳望远镜负责人露西亚·克莱因特(Lucia Kleint)博士表示:“这是一个非常令人兴奋但又极具挑战性的项目。因为这种望远镜的升级通常需要数年时间,但是出色的团队合作和精心的计划取得了成功。相信有了更强大的工具,我们能更快解决太阳上的难题,如太阳黑子、太阳耀斑和太阳磁场等等。”
其实早在公元前5世纪,我国古人就通过观察早晨或黄昏的太阳,用肉眼观察到太阳黑子的存在。如《淮南子·精神训》中有“日中有踆乌”、《论衡·说日篇》有“日中有三足乌”,这里所指的“乌”就是太阳黑子。后来直到伽利略发明望远镜后,科学家对太阳黑子才开始有完整的记录,但至今关于太阳黑子的成因也知之甚少。
另外太阳黑子表现出比周围光球层要暗淡(黑),是因为其温度相对较低。光球层的温度大约为5800度,而太阳黑子的中心温度相对要低1500度左右,所以存在太阳黑子的区域看起来黑暗。但假如将太阳的光球层去掉,只留下太阳黑子,它们发出的光芒也比满月时还亮。
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和光万物

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