美国宇航局的太阳和日球天文台庆祝20周年

欧洲航天局和美国宇航局的太阳与日球观测站庆祝太空科学发展20周年。

经过20年的太空飞行后，ESA和NASA的太阳和日球天文台（SOHO）仍在发展。SOHO最初于1995年启动，旨在研究太阳及其对太阳系边缘的影响，它彻底改变了这一被称为太阳物理学的科学领域，为近5,000篇科学论文奠定了基础。SOHO还发现了有史以来最伟大的彗星狩猎者，出乎意料的角色– 2015年9月，发现了3,000颗彗星。

当SOHO于1995年12月2日发射升空时，日射物理学领域看起来与今天截然不同。关于太阳内部，不断从太阳中流出的物质（称为太阳风）的起源以及太阳大气神秘加热的问题仍未得到解答。二十年后，我们不仅对如何驱动太阳有了更好的认识，而且对太阳行为的整体理解也发生了变化。

马里兰州格林贝尔特市NASA戈达德太空飞行中心的ESA SOHO项目科学家Bernhard Fleck说：“ SOHO改变了太阳的流行视角，从天空中静止的，不变的物体变成了动态的野兽。”

甚至SOHO发射时，对太空天气的概念（现在已定义为涵盖任何可能影响星空和地面技术系统以及由此而来的人类生活和努力的源自太阳的事件或条件）也没有被很好地理解。当时，人们认为太阳耀斑是对地球有效的主要太阳事件，部分原因是太阳耀斑是最常见的事件。得益于SOHO的日冕仪-一种使用实心圆盘遮挡阳光明亮面以更好地观察相对微弱的太阳大气（称为日冕）的相机-今天，我们知道从太阳爆发的巨大云团称为日冕大规模抛射或CME是太空天气难题的主要部分。尽管在SOHO上有两个天基日冕仪，但两个都没有提供相同数量或质量的观测结果。

“许多昏暗的CME在旧的日冕仪上都逃脱了注意，”戈达德（Godard）SOHO的美国项目科学家乔·古尔曼（Joe Gurman）说。“根据SOHO数据，我们意识到CME比我们想象的要普遍得多，并且在整个太阳周期内变化更大。”

CME是巨大的，快速移动的包含嵌入式磁场的带电太阳能材料云，当它们与地球磁场相撞时会引起地磁风暴，从而引起地震动和震动。将地磁风暴的影响（如极光，GPS和通信干扰以及地磁感应电流，可能会给电网造成压力）与太阳事件联系起来的能力，使空间天气的概念成为主流。

“感谢SOHO，越来越多的公众认识到我们生活在一个具有磁性的恒星的广阔大气中，”古尔曼说。“而且人们意识到太阳活动会影响地球。”

该动画显示了太阳海啸（也称为EIT波），是在SOHO的“极端紫外线成像望远镜”拍摄了这些事件的第一张图像之后-在2000年7月14日太阳耀斑爆发后从活动区域扩展出来的。太阳海啸通常与日冕物质抛射或CME一起发生，它为科学家提供了有关晕晕CME（它们在日冕仪图像中遍布太阳的整个范围）是否直接朝向或远离地球的第一条线索。学分：ESA / NASA / SOHO

科学家们几乎错过了这一点以及SOHO的其他发现。1998年，由于软件错误，该航天器损失了四个月。1998年9月，欧空局/美国宇航局的一个联合小组最终得以恢复该航天器，部分原因是使用了巨大的阿雷西博射电望远镜来定位该航天器并重新建立指挥。这项抢救对于日光物理学至关重要，因为SOHO在科学上的成功很大程度上归功于其20年来近乎恒定的观测。

“使用SOHO，我们发现太阳可以在每个可以测量的时间尺度上变化，” Gurman说。“无论是20年还是几毫秒，我们都会发现新现象。”

尽管SOHO扩展了我们对太阳物理学各个方面的知识，但它还是开始回答三个主要问题。首先-太阳的内部结构是什么？

尽管科学家已经开发出有关构成我们最近的恒星的电离气体和复杂磁场层的理论，但是除了观察太阳表面之外，他们没有其他方法可以证实他们的想法。但是SOHO随身携带了一种可以拍摄太阳声波图的仪器，可以帮助研究人员了解太阳的内部结构。

这有助于解决所谓的太阳中微子问题，即在地球上观察到的某种类型的太阳中微子的数量与我们关于太阳的理论所预测的数量不相称。

“获得关于太阳内部结构的准确图像，证实了我们关于其发射的中微子数量的理论，”弗莱克说。“这证明了太阳中微子问题来自对中微子本身的误解，而不是对太阳的误解。”

后来发现，中微子在从太阳传播的过程中会发生类型变化，这解释了预测和观察之间的差异。这项研究获得了2015年诺贝尔物理学奖。

SOHO旨在回答的第二个问题是太阳风加速问题。太阳一直在四面八方流失材料，但是这种流动的材料（称为太阳风）的速度要比从相对简单的太阳视角所期望的要高得多。SOHO的观察结果表明，某些最快的太阳风如何在日冕磁场（太阳磁场向行星际空间开放的区域）中加速。

到目前为止，还没有人能够明确回答SOHO的第三个问题-是什么原因导致太阳大气中的电晕异常高温？

“电晕极热，比下面的层高数百倍，”弗莱克说。“由于太阳的能源处于中心位置，因此在简单的水平上，我们希望电晕（最外层）最冷。”

尽管众所周知，SOHO的观察结果为日冕加热问题提供了许多可能的解释依据，但仍未解决。但是，为了调查这个问题，计划于2018年发射的NASA的Solar Probe Plus任务将比其他任何航天器都更靠近太阳飞行。

Solar Probe Plus是SOHO及其发现所塑造的众多任务之一。其他包括NASA的太阳动力学天文台，NASA的太阳和地球关系天文台，NASA的界面区域成像光谱仪以及JAXA / NASA的Hinode。

“没有SOHO，就不会有SDO，STEREO，IRIS和Hinode，” Young说。“ SOHO向我们展示了我们之前从未见过的事物，然后我们意识到我们需要更多的目光投向太阳。”