太陽和太陽風層探測器

太陽和太陽風層探測器

太陽和太陽風層探測器(Solar and Heliospheric Observatory,縮寫為SOHO)是歐洲航天局及美國國家航空航天局共同研製的無人太空船,于1995年發射升空。

  • 中文名稱
    太陽和太陽風層探測器
  • 主要儀器
    十二台主要的科學儀器,每一個都能夠獨立的觀察太陽或者太陽的某個局部
  • 所屬國家
    美國
  • 發射時間
    1995年
  • 質    量
    610公斤
  • 英文名
    Solar and Heliospheric Observatory,縮寫為SOHO
  • 目的星球
    太陽

軌道設計

該太空船重610公斤,于L1拉格朗日點上公轉。在該點,環繞太陽公轉所需的離心力是經地球重力抵消後的太陽重力,而公轉周期與地球相同,因此可停留在相對位置上。該天體在地球上空150萬公裏處運動,其所受的重力加速中,太陽比地球(5.9 mm/s²)多2%(118 µm/s²),而該位置所需的離心加速為經抵消後重力加速的一半(59 µm/s²),其總所受加速為177 µm/s²,與地球公轉相同。

雖然有時說它處在L1點,但SOHO並非準確位于L1的位置,因為那樣會使它因太陽發出的電波而造成通訊困難,並且會造成軌道不穩定。它位于這個(不斷移動的)經過L1並垂直于太陽和地球連線的平面,並沿著以L1附近為中心的橢圓軌道繞行,每6個月繞L1一周。與此同時L1本身也連同地球運動,每12個月繞太陽一周。這樣就使SOHO始終保持在一個與地球通訊的良好位置。

主要設備

太陽和太陽風層探測器安裝了十二台主要的科學儀器,每一個都能夠獨立的觀察太陽或者太陽的某個局部。一些儀器上的觀察能夠以圖片的形式儲存下來,其中的大部分在網際網路上能夠被用來公共或者研究的用途(參見 SOHO官方網站)。其它的類似光譜太陽風中粒子的測量結果則不能被訪問到。這些圖片從可見光到遠紫外線的範圍。

探索成果

1995年12月2日,歐洲和美國共同研製的“太陽與日光層探測器”(SOHO)用美國的宇宙神-2AS發射升空,經過4個月的長途旅行,于1996年3月14日到達第一個拉格朗日點。在這個點上地球、太陽和月球引力相抵消,因而稱“自由點”。這個點距地球約150萬千米。SOHO探測器進入一條繞拉格朗日點旋轉、軌道平面並與地──日軸線垂直的軌道上。這個軌道短半軸和長半軸分別是20萬千米和30萬千米。由于它運行的軌道遠離地球磁場和輻射帶,受擾動小,熱環境穩定,並能長時間進行觀測。SOHO探測器呈六面體結構,重量為1875千克。它的主要探測對象是太陽色球、日冕、太陽表面、太陽風和太陽內部結構。研究內容包括太陽風如何影響地球磁場並引起導航、通信中斷的;太陽的色球、日冕等外層結構和特徵;太陽內部結構。在一年多的探測中,SOHO探測器取得了許多重要成果,包括拍攝了大量太陽風、太陽外層、太陽耀斑爆發、太陽黑子的照片;觀測到太陽表面的振動、物質拋射;研究了太陽輻射特徵,星際物質的化學組成,太陽風對地磁的影響。1996年7月9日,SOHO觀測到太陽上發生的太陽耀斑,伴隨有太陽內部的強烈震動,這種日震釋放出巨大能量,其強度相當于地球上的11.3級大地震。1997年8月“太陽與日光層探測器”又發現太陽內部有巨大的高溫電漿在其表層下流動,氣流環寬約2.7萬千米,其移動速度約為300千米/秒。1998年4月,SOHO發現,在太陽上存在巨大的太陽旋風,其寬度大致相當于地球直徑,時速高達50萬千米/小時,比地球上的龍卷風移動速度高出上千倍。在頭兩年中,它已探測到10多股穿越太陽大氣層的旋風,其中多數位于太陽南北兩極附近。1999年初,它又發現了太陽風的源頭。太陽風來自太陽表面蜂窩狀磁場的邊緣,並以830千米/秒的速度闖入太空

SOHO“太陽和太陽風層”探測器于在近20年的觀測生涯中發現了關于太陽以及周圍天體的許多重大事件。比如,2011年觀測洛夫喬伊彗星、2013年觀測ISON彗星,目前SOHO探測器已經觀測了近3000顆彗星。由于彗星的軌道近日點非常接近太陽,SOHO探測器在凝視太陽的過程中也會對彗星進行研究,截止8月17日,SOHO探測器的觀測數量為2990顆,預計第3000顆在接下來不久的時間內出現。

絕大多數的彗星觀測來自業餘天文學家的貢獻,在SOHO探測器的資料處理過程中,有許多志願者參與。在2013年ISON彗星的觀測中,彗星從大約110萬公裏的近日點附近掠過,幾乎所有人都認為ISON彗星可能解體時,它又出現了,業餘天文學家的觀測在彗星研究中發揮了很大的作用。SOHO探測器搭載了先進的日冕儀,能夠拍攝到彗星接近太陽時的照片。

截至2015年8月17日,SOHO探測器的觀測數量為2990顆,預計第3000顆在接下來不久的時間內出現。​

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