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2017年日食可能证明太阳比我们想象的要大

 博科园 2020-02-14

越来越多的研究人员认为太阳实际上比一般人想象的要大。

日食模型表明太阳的光球层略大于常用值,日食的测量可以帮助确定确定(日环食是可见的)图片版权:NASA

科学家们并不太详细知道太阳的大小,正如地球和月球的细节一样,使它成为令人困惑也是日食建模者坚持的原因。

Xavier Jubier创建了与Google地图一起使用的太阳和月食的详细模型,以精确地显示太阳的阴影将落在地球上的位置,以及每个日食的外观。他认识到有一些关于太阳测量的,因为他将日食模拟与实际照片相匹配。这些照片帮助他确定了观察者在哪里观察历史的日食,但是如果他把太阳的半径放大了几百公里,这些精确的日食形状才有意义。

Jubier 告诉 Space,对我来说有些地方不对劲, 但我只能说这些。科学家们对地球和月球轮廓的了解不够精确,无法在大约10年前将这一差异凸显出来,与此同时,现代日食模拟也通过计算辅助和精确的映射成为可能。

Xavier Jubier模拟了1987年3月29日发生的环形日食,将其结果与日食时拍摄的照片相匹配。他的结果能够精确匹配,他结合能够精确匹配结果非常精确的关于月亮的轮廓数据和地球的地形时太阳半径略大。图片版权:Xavier Jubier/Hugette Guertin

美国航空航天局研究员Ernie Wright得出了类似的结论,他在两年前开始创造越来越精确的太阳日食模型,他也不得不将太阳从传统的尺寸稍微放大一点,用于计算,以与现实匹配。

从历史看,研究人员用69.6万公里的数值作为太阳的半径,太阳的光球层其波长在地球肉眼可见。赖特说这个值是在1891年由德国天文学家亚瑟 Auwers 首次发表的,在相当长的一段时间内它被作为一个标准值。在 2015年, 国际天文学联盟根据2008的研究定义了一个基于太阳半径的 "单位",为695700公里,因此研究人员可以利用这个值来比较宇宙中其他恒星的大小。

但是测量太阳半径的努力从来没有足够准确地与我们对月球和地球轮廓的了解相匹配。科学家们试图通过水星和金星的过境即当这些行星穿过太阳的时候(凌日现象)通过像太阳能动力观测站这样的太阳观察卫星拍摄的图像来测量它们。Wright说,SDO图像上的每个像素都覆盖了大约90英里(150公里),这意味着使用这种方法可以精确测量光球层的大小是有限的。此外像SDO这样的轨道太阳望远镜通常收集在太阳内部或更远处太阳射出的光的波长,而不是其可见的光球。

1919年5月29日全食,图片:Public Domain

要想把尺子放在这些图像上,并弄清楚太阳有多大, (sdo) 没有足够的精确度把它钉住,这比你想象的要难得多。同样水星和金星的过境(行星凌日)结果证明(基于这些的测量)并不像你希望的那样精确。

用行星凌日、天基传感器和地面观测试图确定太阳半径的不同,产生的结果相差930英里(1500公里),而且似乎无法相互协调,日食建模这是一个关键的和刺激性的问题。

日食观众也可能会发现感兴趣的不确定性,因为它们会绘制出整体的路径,稍微较大的太阳意味着总黑暗期可能在路径中心短几秒钟,路径本身也会变。

对于大多数人来说这并不重要,它不会改变什么。但是越靠近(日食)路径的边缘,你所冒的风险就越大。 如果太阳确实比较大,路径比通常价值所提出的预测要窄。因此如果追赶对日食边缘的影响,如果他们没有使用足够大的值进行计算,则可能会遇到麻烦。

很少有人进行日食预测,对于很多研究人员来说,精确的价值是不必要的。因此定义可能会有所不同,很难比较不同的数值差异,包括原始的1891年数值。对于一个给定的研究可能很难说,对于太阳的直径他们的答案有哪些假设,因此它们不能轻易地适应彼此匹配或日食。日食测量中的任何差异可能归因于不完全了解这些值。

NASA戈达德太空飞行中心太阳能天体物理学家亚历克斯·杨(Alexander Young)告诉Space,这绝对是一个正在进行研究的领域,而且这个领域本身也有兴趣得到更好的结果。对于许多人来说可能有点神秘,但我会说,对于许多领域来说,计算并不重要,例如在太阳物理学方面,就所需要的准确度而言,尤其是日食界对准确性非常感兴趣。

NASA在2012年5月20日捕获了最大日食的照片,图片:Hinode/XRT

Kentrianakis说:在二月份到阿根廷进行的一次考察期间,他将自己置于外面(应该是环形日食的边缘)月亮被一个明亮的”火环“包围,即较大的太阳会使“火环”效应在更广泛的区域可见。从技术上讲,我本来应该在环形之外,但是未经过滤的照片显示,我们仍然处于环形路径,我们有这个美丽的色球围绕着边缘。这种经历使他相信他太阳比普遍想象的要大。

(2017年8月21日)这次即将到来的日食,这很可能是历史上观看人数最多的日食,美国航空航天局官员表示,将为全球其他人提供机会,帮助验证其大小。

Quaglia告诉Space,研究人员通常会使用太阳的半径来准确计算月球将覆盖和揭露给定位置(称为接触时间)的太阳。如果我们能准确测量接触时间,其他一切都是一样的,唯一可以改变的是太阳半径,我们实际上可以计算太阳半径。

Kentrianakis,Jubier,Quaglia和其他人想通过将研究人员定位在整体上,将所有设备装配到所谓的“闪光光谱”照片上来进行定位。该过程使用相机上的纹理光栅,其将入射光分解成分量波长,使得容易确定整个光球何时被月球覆盖,从而显示出由色球发射的更有限的一组波长。结合准确的时间戳,该过程将为太阳的大小提供有力的证据。(这样一个过程以前已被使用过,但在有限的规模上)

这个闪光光谱于2013年11月3日的日食期间在加蓬拍摄。左边是可见的日食照片,右图显示了当时日食释放的变化光谱,太阳的光球产生光滑的光谱的颜色,上面的色球释放不同的颜色弧。这个设置可以让研究人员精确定位光圈被覆盖的时刻,从而确定其大小。图片版权:Constantine Emmanouilidi

Jubier说:这样的测量也将提供另一个好处, 调查一些人认为是光球和色球之间的薄层,称为中层,在日食期间,光斑被吸出之后,该薄层可以看到一段时间,这意味着观察者可能进行测量,这会使中等圈更多的光斑混淆。闪光光谱可以帮助区分两者,尽管它必须是足够高的分辨率,因此来自每个信号的信号可以被清楚地分离。

一个涉及Quaglia,Kentrianakis和Jubier的团队无法获得像他们所期望的那样广泛的闪光实验的资金,像在预测的eclipse路径之外排列的30个独立的测量站。但是研究人员仍然可以在日食期间使用众包数据和测量来了解更多信息。Jubier说:即使没有提供我们期望从电影光谱学获得的质量,我们也会有更好的观察,时间会告诉我们能做些什么。

Quaglia说,其他团体也将使用日食来测试太阳的直径,包括国际隐匿计时协会(International Occulting Timing Association),将分析在内布拉斯加州垂直于日食路径的间隔时间拍摄的智能手机视频。人员越多,技术越多,涉及的团队越多,将使我们在整体上得到实现,那么国际天文联盟如果决定改变这个数值,他们可能不会轻易地改变。只有通过将仔细的太阳能测量与模拟和精确了解现在存在的月球和地球海拔的精确理解相结合才能理解可见光的确切尺寸。

原作者:Sarah Lewin

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