2016–2030年我国空间太阳物理发展的若干思考

本文简要介绍了国际上太阳物理的前沿科学问题以及太阳空间探测的发展趋势,结合我国太阳物理研究和太阳空间探测的现状,提出我国2016–2030年太阳物理领域发展的一些思考.文章重点阐述了至2030年我国太阳空间探测比较可行的发展战略目标,简要介绍了征集到的属于太阳全景计划和太阳显微计划的若干太阳空间探测项目,描绘了实施路径并探讨了支撑计划的技术手段.     

深空探测与我国深空探测展望

对人类已经开展的深空探测活动进行了回顾，简介了近期已开展和未来5年内将要开展的深空探测任务，以及未来主要航天国家的深空探测规划，提出了未来我国开展深空探测应掌握和突破的关键技术；介绍了我国深空探测的现状，对绕月探测工程和嫦娥1号进行了简介，重点介绍了探月工程二、三期的思路和二期工程的立项论证情况和初步总体方案，同时简要叙述了正在论证中的中俄联合火星探测、夸父计划、硬X射线天文望远镜和空间太阳望远镜等项目的概况；给出了对我国未来深空探测发展方向的思考和展望。［关键词］ 深空探测；行星际探测；多目标多任务；中国探月工程     

我国首颗X射线空间天文卫星“慧眼”成功发射

<正>6月15日,我国在酒泉卫星发射中心成功发射首颗X射线空间天文卫星"慧眼"。这是继中欧合作地球空间探测双星、"悟空"号暗物质粒子探测卫星之后,我国又一颗重要的空间科学卫星。一、"重装"出击造就我国首个空间天文台"慧眼"卫星主要有效载荷包括高能X射线望远镜、中能X射线望远镜、低能X射线望远镜和空间环境监测器,共有单机设备111台,重量981千克。被有关专家称为我国真正意义上第一个空间天文望远镜、第一个空间天文台。"慧眼"卫星有三大优势:具有大天区、大有效面积的宽波段X射线扫描巡天观测能力;具有大面积、宽波段、高时间分辨率、高能量分辨率的定点观测能     

太阳的立体观测

本文分析了太阳物理研究的核心问题以及观测需求的发展趋势,阐述了对于太阳的立体探测尤其是太阳磁场的立体观测在科学上的必要性,预期了这样的观测对太阳物理研究将产生的重大影响.并同时介绍了我国太阳物理界所达成的未来(2035/2050)太阳活动立体探测计划,该计划将围绕三位一体的立体探测展开,即立体观测太阳磁场、立体观测太阳高能辐射、立体多波段观测太阳耀斑三维结构和日冕物质抛射等.     

空间太极计划:到太空探测引力波

正2016年2月11日,高新激光干涉仪引力波天文台(aLIGO)宣布探测到引力波,开启了引力波天文学和引力波物理学时代,吸引了全世界的天文学家和物理学家聚焦于这一全新的领域。与光学望远镜可分为地基望远镜和太空望远镜一样,对引力波的观测也可分别在地球和宇宙空间进行。我国已计划开展多波段的引力波观测,其中最激动人心的当属在太空观测引力波的"空间太极计划"。为了一窥这一宏伟计划的究竟,本刊专访了空间太极计划的首席科学家胡文瑞院士和吴岳良院士。     

全面开展太阳系探测的新时代

太阳系是由太阳、行星及其卫星、矮行星、小行星、彗星和行星际物质组成的一个天体系统.自古以来,人们只能凭裸眼观察来了解天体现象;16世纪初伽利略发明望远镜后,开启了望远镜观测时代.观测波段逐渐覆盖了γ射线、X射线乃至可见光、红外和无线电波的整个电磁波谱,人类对太阳系的了解也得以逐渐深化.人类对太阳系的探测始于20世纪50年代末,从探测月球开始,逐渐发展到对地球邻近行星(火星与金星)、其他行星、各类小天体以及太阳和行星际空间太阳风的探测.人类的空问探测,由近至远,由易到难,经历了近半个世纪,实现了对太阳系各层次天体和太阳系空间的253次探测.     

科学家观测到太阳极地强磁场 磁场强度与太阳黑子相当

<正>[科技日报]日本国立天文台宣布,一个国际联合研究小组利用日本太阳观测卫星"日出号"搭载的可见光磁场望远镜,成功观测到太阳极地地区超过1000高斯的强磁场,磁场强度与太阳黑子相当。     

中国巨型太阳望远镜

建设中国下一代大型地面太阳望远镜是我国太阳物理学科的共识.与当代1 m量级口径的地面大型太阳望远镜相比,下一代地面大型太阳望远镜更关注太阳和恒星物理的基本问题,对分辨率和磁场测量精度提出了更高的要求.计划中的中国巨型太阳望远镜是一架分辨率口径达到8 m,有效聚光面积不小于20 m2的望远镜,可探测太阳大气的基本结构及其演化.中国巨型太阳望远镜将为人类最终解决恒星磁场的起源、日冕加热等基本物理问题提供详尽的观测证据,为准确预报空间天气提供必要的理论和观测依据.     

国家天文台将启动8大天文工程

为实现中国天文学研究的跨越式发展，加快追赶世界先进水平的步伐，国家天文台近期将启动实施8大天文工程。这8大天文工程分别是：大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)、空间太阳望远镜(SST)、500m口径球面射电望远镜(FAST)、“宇宙第一缕曙光”探测项目(21CMA)、青藏高原天文台选址计划、云南高美占2．4m望远镜建设、云南抚仙湖红外太阳塔建设以及中国月球探测计划。这些项目将代表中国乃至世界天文技术的最高水平。     

太阳日冕的物理学导论

在过去的十年里，开创了太阳空间探测的新时代，从X射线、软X射线到射电在许多波段进行的探测和观测．覆盖了全波段。本书全面地介绍了太阳物理学，用等离子体物理深入地讲解了太阳日冕物理，讨论了等离子体的不稳定性、等离子体加热、磁重联和粒子加速过程，并给出了日冕加热和辐射在所有恒星中的基本过程的最后结果，详细地介绍了诸如太阳耀斑和日冕物质抛射等壮观现象。     

异常的第24太阳活动周——新千年的第一个完整的太阳活动周

介绍自2007年下半年到现在的非常低的太阳活动状况:无黑子活动天数为16太阳活动周以来最多,不排除24周的无黑子天数是现代黑子周内最多的可能;高纬度(35°)黑子的纬度为12周最低;从2003年11月～2008年9月,较高纬度(20°)每月没有黑子或只有1个黑子,共计持续了58个月,也为12周以来第一次观测到;太阳风速度、太阳风压、10cm电磁波辐射、太阳极区磁场、太阳总光度辐射等参量都为有观测资料以来的最低.对于这种极低太阳活动的现象,介绍了从当前的日震观测给予的解释、也从Gleissberg周期的长尺度、超长太阳活动周期尺度给予了解释.依据目前的观测,我们确定24黑子活动周于2008年11月开始.综合多种经典太阳活动预报方法给出的对24周太阳活动水平的预报,以及美国国家航空航天局和美国国家海洋大气局对24周的未来发展趋势的预报,认为24周太阳活动水平估计比23周将要弱30%左右.异常的24太阳活动周为太阳物理和日地关系物理研究带来机遇.     

Coronal structure and brightness profile of the total solar eclipse on August 1, 2008

Solar corona is the outermost part of the solar atmosphere. Coronal activities influence space environment between the Sun and the Earth, space weather and the Earth itself. The total solar eclipse （TSE） is the best opportunity to observe the solar corona on ground. During the TSE 2008, a series of images of the corona and partial eclipse of solar disk were obtained using telescope and CCD camera. After image processing, preliminary results of coronal structure are given, and radial brightness profiles of the corona in directions of pole and equator of the Sun are measured. Though in solar activity minimum, the shape and structure of the corona are not symmetry. The equatorial regions are more extent than the polar one, and there are also larger differences between the east and west equatorial regions and between the south and north polar regions. Coronal streamers on east side of the equator, particularly the largest one in east-south direction, are very obvious. The coronal plume in south polar region consists of more polar rays than that in north polar region. These structures are also shown in other observations and data of SOHO. The radial brightness profiles in directions of pole and equator are similar to those of the Van de Hulst model in solar minimum, but there are a few differences due to coronal activity, which is shown in the isophote map of the corona.     

应用机器学习方法的太阳质子事件短期预报模型

本文选取三个描述太阳活动区磁场复杂性和非势性的特征物理量纵向磁场最大水平梯度｜△↓-hBz｜m,强梯度中性线长度L,孤立奇点数目η.对这三个参量统计计算后结果作为预报因子,应用支持向量机作为预报方法建立一个基于磁场特征物理量的太阳质子事件短期预报模型,该模型可以预报活动区未来24小时是否爆发太阳质子事件.2002和2003年连续两年的样本检测并和基于传统预报因子的模型进行了比对,结果显示预报模型具有较高的准确率和较低的虚报率,从而验证了太阳光球磁场参量作为太阳质子事件预报因子的有效性.     

高原太阳辐射的利弊及防护措施

太阳辐射是最基本气象学资源,并对光合作用提供了积极的辐射能源,强烈地影响着气候,并为蒸发作用提供能量。这意味着太阳辐射给气候的变化传播能量。太阳辐射在时间和空间上的分配细节如对气象、水文、农业、白天所需的日光,太阳能的利用进行数据估计至关重要。因此,太阳辐射对不同特定区域的气候起着重要的作用,对农业、气象和水文具有实质的影响。文章结合青藏高原特殊的气候、地理等特征,阐述太阳辐射对气候的重要作用和人们在户外（太阳底下）作业时,应该采取的防护措施。     

基于辐射预测的太阳能平面接收器安装角度优化

以北京54511气象观测站的太阳辐射数据为基础,分别用该气象站2003年实测太阳辐射数据、Elman神经网络预测得到的2003年太阳辐射数据和标准气象年太阳辐射数据,以斜面上累计太阳辐射总量最大为目标,分别计算太阳能平面接收器的最优安装角度,得到了3种情况下月最优安装角度、全年最优安装角度、夏半年以及冬半年最优安装角度.以按实测数据求解所得结果为基准,进行比较.结果表明,按神经网络预测数据计算的最优安装角比按标准气象年数据计算的结果更为理想.     

Revisit of short-term periodicities in solar mean magnetic field

Short-term variations of the solar mean magnetic field （SMMF） were investigated through re-analyzing the data from the Wilcox Solar Observatory during the last four solar activity cycles using continuous wavelet transforms. We demonstrated the time-variable characters of short-term periods of SMMF. Our results indicate that the SMMF has main periods of about 27 and 13.5 days not only in the minimum and maximum years of each activity cycle, but also in the increase and decrease of the solar cycle. The result is partly different from the conclusion that the SMMF has dominant period of about 27 days during the solar maxima and about 13.5 days during the solar minimum years （Ye et al. in Solar Phys 279：411418, 2012）. The entire time span of SMMF was investigated and discussed further.     

New developments of MSRT’s working modes: One-dimensional radio heliograph and IPS telescope

This note introduces the newly developed working modes, i.e. one-dimensional meter-wave radio heliograph (MRH) and interplanetary scintillation (IPS) telescope, of meter-wave aperture synthesis radio telescope (MSRT) at Beijing Astronomical Observatory (BAO). The note describes briefly the scientific objectives, configurations of the hardware and software, and functions of the system. It presents the examples of observations on solar meter-wave bursts and IPS with the two new working modes. The results indicated that new modes not only can provide the information on the evolution of solar activities with space and time, but also can trace and monitor the propagation and spatial distribution of interplanetary plasma shock resulting from solar activities and the instability of the ionosphere, etc. Both modes are new facilities that could fill the gaps in scientific frontiers.     

我国空间天文发展的现状和展望

本文包括以下内容：（1）国际和国内空间天文的现状和发展态势概要;（2）我国空间天文发展的战略目标;（3）我国空间天文的研究计划和项目简介;（4）对我国未来相关研究领域发展的策略和措施建议.本文基本上不涉及空间太阳物理和太阳系探索的有关研究计划和项目.     

中德亚毫米波望远镜项目前景展望

中国科学院国家天文台等单位与德国科隆大学合作,拟将目前放置在海拔3135m的瑞士阿尔卑斯山上Gornergrat的KOSMA亚毫米波望远镜（口径3m）,直接移址安装到亚毫米波观测条件更好的海拔4300m的中国西藏羊八井。在此期间同时开展相关科学目标预研究,并在望远镜安装调试后进行试观测运行。该项目若成功进行并顺利完成,中国将首次成为拥有中小口径亚毫米波望远镜并以此进行常规天文观测的少数国家之一。建成后的羊八井亚毫米波天文台也将成为北半球运行中的海拔最高的亚毫米波天文台,在世界上仅次于北智利的Atacama亚毫米波台址高度。