中国科学院国家天文台研究员谭宝林说,研究太阳活动的起源和发生发展规律,预测预报其发生和演化,不仅是一项重大的天文学课题,也对社会生活、国家安全具有重要意义。

谭宝林举例说,太阳耀斑是太阳系中最剧烈的爆发现象,一次典型的X级耀斑能够在几十分钟内,释放出相当于100亿颗百万吨TNT当量的氢弹爆炸能量总和。这些能量主要通过电磁波辐射、高能粒子发射和等离子体团抛射的方式向外传播。当它们向着地球方向传播时,将对日地空间环境产生剧烈的扰动,影响航空、航天、卫星通信、导航、网络、输电网、输油管网等高技术系统的正常运行。

2013年以来,“草原天眼”已进行了一系列太阳射电观测,提升了中国对空间天气的研究和预报能力。目前,我国正在逐步建立和完善自主运行的太阳和空间天气研究监测网络,加强从源头上监测太阳活动的能力,并在一些领域达到了国际领先水平。

将破解一系列太阳奥秘

在明安图观测基地内,100面抛物面天线“仰望天空”,随着太阳东升西落而转动,源源不断接收太阳射电辐射。这些射电信号经过分析处理,会告诉我们一系列太阳的奥秘。

2014年12月17日,“草原天眼”记录了一次M级别太阳耀斑爆发活动,科研人员得以在厘米-分米波段上对太阳耀斑进行全面研究。

由于记录的数据量庞大,科研人员历时近5年时间,对此次耀斑爆发活动中记录的庞大数据进行精细定标、精准分析后发现,耀斑爆发前,太阳活动区域边沿的紫外热辐射存在的脉动现象,与耀斑期间爆发源区的脉动现象间存在显著的物理联系,这表明太阳活动是有可能进行预测预报的。2019年,这项在太阳耀斑爆发前兆研究中取得的最新成果,在国际一流学术期刊美国《天体物理学杂志》上发表。

“通常认为,耀斑爆发过程中的能量释放,与耀斑源区以外其他地方的热物理过程没有联系。”谭宝林说。但研究发现,在耀斑爆发过程中,爆发源区的非热能量释放过程,与远离耀斑源区以外活动区边缘的热过程之间,具有密切的物理联系。这表明,耀斑的爆发与耀斑前的热过程之间是紧密相关的,这一结果突破了人们以往的认识。

“这对认识太阳爆发活动的先兆、理解前期特征,有很重要的帮助。”颜毅华说,“我们可以期望MUSER在未来的太阳物理研究中取得更多成果。”

为了更准确地“张目对日、明察秋毫”,明安图观测基地近年来继续新建观测设备、努力提高观测水平。

在国家重大科技基础设施空间环境地基综合监测网项目——子午工程二期的支持下,基地将新建米波-十米波射电日像仪、行星际闪烁望远镜和超宽带太阳射电动态频谱仪。这些设备计划占地约215亩,预计总投资1.3亿元,初步预计2023年建成,2025年投入使用。