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科学目标

先进天基太阳天文台的科学目标瞄准"一磁两暴",即太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射,首次在同一颗卫星上实现太阳高能成像和大气不同层次变化的同时观测。具体目标概括为以下三点:

(1)同时观测对地球空间环境具有重要影响的太阳上两类最剧烈的爆发现象—耀斑和日冕物质抛射(CME),研究耀斑和日冕物质抛射的相互关系和形成规律。

太阳上有两类最剧烈的爆发现象—耀斑和日冕物质抛射(CME)。同时观测太阳耀斑和日冕物质抛射是理解它们的物理本质、形成规律和相互关系的基础。太阳活动具有11年的周期。太阳耀斑和日冕物质抛射是随着太阳活动周而变化。目前,太阳耀斑和日冕物质抛射的物理起源和触发机制研究是国际太阳物理学界的热点。太阳耀斑原则上是局地现象,而CME可以起源于局地,也可以是大尺度起源。耀斑和CME之间究竟是怎样的关系,至今仍然不十分清楚。对太阳表面的爆发源区的观测是研究和理解整个物理过程的关键。

(2)观测全日面太阳矢量磁场,研究太阳耀斑爆发和日冕物质抛射与太阳磁场之间的因果关系。

目前太阳物理学家倾向于认为,太阳磁场是驱动太阳耀斑爆发和日冕物质抛射爆发的主要原因,即太阳耀斑爆发能量和日冕物质抛射爆发能量都是来自于太阳磁场的非势能量。但怎样的磁场演化可以导致耀斑和日冕物质抛射,这在当今太阳物理中是一个极其重要的问题。观测上认识太阳磁场的结构和演化特性与不同太阳爆发之间的关系,特别是小尺度磁场的演变与大尺度CME爆发早期之间的关系,这在国际上尚没有观测先例。

(3)观测太阳大气不同层次对太阳爆发的响应,研究太阳爆发能量的传输机制及动力学特征。

在太阳耀斑和日冕物质抛射爆发后,大量的高能电子和质子被加速。这些被加速的高能粒子沿磁力线向太阳大气底层运动,当这些高能粒子穿过太阳大气等离子体时会加热底层大气,产生电磁辐射增强。先进天基太阳天文台设计的观测手段可以同时观测日冕低层和色球层、光球层,以及通过观测X射线、伽马射线揭示加速电子和离子的特性,从而建立太阳爆发在太阳大气中的能量传输过程,对这种传输过程的诊断是理解太阳爆发能量释放过程的关键,同时有利于认识太阳爆发过程中逃逸出太阳进入近地空间环境的高能粒子的性质。

此外,先进天基太阳天文台作为一颗科学卫星,还有一个拓展的应用目标,即:

(4)探测太阳爆发,预报空间天气,为我国空间环境的安全提供保障。

地球近地空间环境,特别是灾害性环境,主要受太阳上两类最剧烈的爆发现象的影响。先进天基太阳天文台对太阳耀斑和日冕物质抛射的同时观测,可以直接用来服务于空间天气预报。对耀斑观测而言,我们可以提前数分钟到数十分钟预报高能粒子的到达时间。对日冕物质抛射而言,根据先进天基太阳天文台上日冕仪观测到的形状和方向,如果数据能够实时下传,我们可以提前数十小时或数天预报它到达地球轨道的时间。根据先进天基太阳天文台对太阳磁场的观测,还有可能对太阳爆发做出更早的预报。



版权单位:先进天基太阳天文台科学应用系统项目组

联系方式:aso-s@pmo.ac.cn