大兵老师的神奇小屋--太阳探索 (1).pdf

文/王依兵图/麦芽哈哈大兵老师的神奇小屋太阳探索三位同学蹲下来盯着这些数字看了好一会儿也没找到规律。小天突然说：“格子里的数字应该和周围的数字有某种关系才对。最简单的关系就是按一定规律增加或减少。”壮壮说：“但这数字忽大忽小的，肯定不是啊。”小天想了想又说：“会不会是每一行和上一行之间有什么关系呢？”小菲猛地一下站起来说：“对！你说得对，就是这样，答案是 2！”话音刚落，神奇小屋的大门就打开了。小天说：“哦，我也懂了，是减法啊！这次神奇小屋的门又变成声控的了。”小天说完就跟着小菲往神奇小屋里走。壮壮紧跟在后面喊道：“我也明白啦！”壮壮、小菲和小天下课后来到神奇小屋的门口时，发现这次迎接他们的谜题是一个“阶梯数字阵”。光影投射出一个阶梯状表格，格子里填满了数字：15航天播报站他们三个刚走进神奇小屋，就看到大兵老师正在盯着地上的一个大光斑愣神儿。小菲第一个跑进来，看到这个情景不解地问道：“老师，您是在看那种舞台的追光灯效果吗？”第二个进来的小天看了看地面，说：“这打出来的是一个烧饼吧？上面还有几粒芝麻呢。”大兵老师这才缓过神，抬起头，说：“你们来了啊。这不是烧饼啊，这是我最近研制的太阳望远镜拍摄的太阳表面实时画面。你看到的芝麻其实是”“是太阳黑子！”最后进来的壮壮喊道。大兵老师点点头，说：“壮壮说得对，这就是太阳表面的黑子。太阳黑子是我们在太阳表面的光球层观测到的一种颜色较暗的区域，别看它在太阳上显得就像芝麻粒一样小，但是一个黑子的实际大小可能和地球差不多呢。太阳黑子的数量也会呈周期性变化也就是有时候会变多，有时候会变少。”小天抢着说：“我知道，太阳黑子的活动周期平均是 11 年。”大兵老师竖起大拇指，赞赏道：“真不错，现在大家都会抢答了。小天说得没错，太阳黑子的活动周期短则 9 年，多则十三四年，平均是 11 年。一般太阳黑子多的时候，太阳活一个“烧饼”太阳黑子太阳黑子16动也比较剧烈。当太阳活动比较剧烈的时候，一般会伴随着明亮的耀斑、日珥和日冕物质抛射等”大兵老师还没说完，小天就忍不住挠挠头问道：“日冕物质抛射是什么意思啊？”大兵老师解释说：“日冕层是太阳大气层的最外层，也是非常活跃的部分。这里有上百万度的高温，氢原子、氦原子等物质都在高温下电离成了带正电的质子、粒子和带负电的电子。在太阳活动剧烈的时候，日冕层会突然向外抛出一大团日冕物质，这就叫日冕物质抛射。”大兵老师看到同学们疑惑的模样，便继续解释道：“那我们先看看日冕层的样子吧。现在我们看到的这个光斑主要体现的是太阳的光球层，日冕层没有光球层亮，所以一般我们很难清晰地看到。只有在日食的时候才能看到太阳最外面一圈的日冕层。”小天沮丧地说：“今天又没有日食，怎么能看到呢？”大兵老师说：“你别着急啊，我还没说完呢。在没有日食的时候，我们还可以利用日冕仪来观测。”说着大兵老师站起来喊了一声：“神奇小屋！切换日冕仪实时画面！”这时，只见地上的光斑消失了，取而代之的是一个“光圈”围绕着一个没有光的圆。大兵老师指着外面这个光圈说：“这就是太阳的日冕层了。”“哇！”三位同学惊叫了一声以后立刻围过来端详着这个光圈。壮壮问：“这中间不应该是明亮的太阳吗，怎么是暗的呢？”大兵老师答：“日冕仪就是把中间光球层明亮的光线挡住，这样我们就可以看到周围的日冕层了。这个仪器很复杂，也很昂贵”小天说：“哇！多少钱啊？我能买一个回 日冕仪图像17家用吗？”大兵老师笑着说：“买了这个以后，校长都说以后再买这么贵的仪器就不给报销了，你说得有多贵呢？”小菲盯着日冕仪的图像看了半天说：“老师，我也没看到有日冕物质抛射啊。”“刚才说了日冕物质抛射只在太阳活动剧烈的时候才有嘛。我们现在看到的是实验楼楼顶的日冕仪传回来的实时画面，如果此时太阳没有发生日冕物质抛射，我们就观测不到。不如我们先看看前几天记录下来的日冕物质抛射画面吧。”大兵老师边说边在神奇小屋的墙壁上投射出一段录制好的视频。大家看到视频里的太阳周围突然喷射出一条很大的“火舌”，然后它又逐渐平静下去。小菲感叹道：“太壮观了！这抛射出的物质如果到达地球，会对我们造成伤害吗？”大兵老师说：“这个问题问得好，目前我们已经知道比较大的日冕物质抛射可能会影响地球的磁场、电离层，造成短波通信干扰，也可能影响电网，甚至对太空中的航天器产生一些影响，其他间接影响还有待我们进一步研究。在地面观测太阳会受到地球大气层的干扰，所以科学家希望发射一些探测器到太空里去，以便更好地研究太阳。”去太空看太阳大兵老师接着讲道：“比较著名的太阳探测器是SOHO 卫星。它的名字全称是 Solar and Heliospheric Observatory，意思是太阳和太阳圈探测器。它是由欧洲航天局和美国航空航天局联合研制的，发射于 1995年，目前已经在太空工作了将近 30 年。它的主要任务是研究太阳的结构、化学组成、太阳内部的动力学、太阳外部大气的结构等。它搭载了 12 个监测太阳的 SOHO卫星 日冕物质抛射18仪器，除了观测太阳以外，还顺便发现了 1000 多颗彗星呢。”小天问：“那我们中国自己的太阳探测器是什么呢？”大兵老师开心地说：“这就要提一提我们的夸父计划了。”“夸父计划？我听过夸父逐日的古代神话，说的是一个叫夸父的人为了留住太阳，一直追着太阳跑。”壮壮边说边夸张地原地奔跑着，小天和小菲被壮壮逗得笑到直不起腰。大兵老师笑道：“是的，这个名称就来源于此。夸父计划计划发射 3 颗卫星，其中夸父 A 星将停泊在第一拉格朗日点，而夸父 B 双星的两颗卫星被发射到地球极轨道上。3颗卫星互相配合，就能实现观测空间天气和太阳活动的目标。这个计划的发布曾引起世界各国的兴趣，2010 年我国与欧洲航天局达成了合作意向，但这项国际合作由于经费不足而终止，所以它的推进就只能靠我国独立实施了。幸运的是，几经坎坷之后，我国终于在 2022 年 10 月 9日在酒泉卫星发射中心成功发射了夸父一号先进天基太阳天文台。夸父一号的科学目标就是研究和观测太阳磁场、耀斑爆发和日冕物质抛射。目前，中国科学院已经公布了夸父一号传回的首批科学图像。”小天说：“老师刚才提到的困难肯定只是九牛一毛，我们国家的科学家们能最终做成这件事，真是不容易啊。”大兵老师说：“是啊，这也证明了，只要我们像夸父一样锲而不舍，永不放弃，就一定能在探索宇宙的道路上不断取得进步。让我们一起期待夸父一号的更多发现吧。”硬X射线成像仪（HXI）莱曼阿尔法太阳望远镜（LST）全日面矢量磁像仪（FMG）夸父一号19