太阳至高无上的荣耀:观察日冕

你如何观察一个非常聪明的淡淡的光线？简而言之，很难。我们对太阳的外部气氛的了解 - 叫做电晕 - 仍然是相当有限的，由于观察到这部分太阳的困难。幸运的是，太阳日食（月亮和太阳在Syzygy'）中提供了科学家，如史密森天体物理天文台的Edward Deluca等科学家，有机会探索这种未知现象。在2017年的“伟大的美国eclipse”期间，这正是他所做的一切。

科幻小说中最伟大和最受喜爱的电影之一《2001太空漫游-通过展示一个场景，太阳和月亮完美地排成一排，形成日食。2017年8月，在美国，这种罕见的现象实际上可以亲眼看到。

除了美观之外，日食还为研究人员提供了一个难得的机会来观察某些由于太阳光线而通常无法观测到的太阳和大气现象。挡住太阳使科学家可以探索我们所生活的宇宙中一个相对未知的方面——太阳日冕。

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太阳的日冕只是它的外层大气。它由向太空延伸数百公里的等离子体组成。在日全食期间，月亮完全遮住了大部分太阳的光，露出了日冕最里面的部分——这在一般情况下是很难观察到的。尽管科学家们现在对太阳的构成了解了很多，但仍有许多基本问题无法得到可行的解释。例如，我们对日冕的磁场了解甚少，而日冕被认为是解开许多太阳活动奥秘的关键。

来自史密森的天体物理观测所（SAO）的爱德华博士，他的科学家团队利用了这种罕见的太阳蚀地机会来规划和执行将推进我们对太阳电晕的知识的实验。

科伦内部发生了什么？
仔细观察，由热等离子体组成的日冕是太阳活动的一个有光泽的螺旋。这是太阳耀斑随机点燃和辐射的混乱显示。想象成百上千的烟花在太阳周围不停地爆炸。能量以波和热的形式从日冕流到光球层，这是由日冕中的磁场“编织”或缠结引起的。这加热了日冕，使太阳风加速。偶尔，高能量物质会穿越太空，被称为日冕物质抛射(CME)。当储存在日冕中的磁能变得不稳定时，就会发生这种现象。因此，了解日冕磁场将为预测日冕的挥发性奠定基础。

研究太阳
日食提供了一个直接测量日冕辐射磁场的机会。由于日冕中的磁场控制着太阳风的起源，以及导致耀斑和日冕物质抛射的活动区域的稳定性，磁敏红外线是进行精确测量的最佳候选线。

红外线是一种不可见的波长辐射，仅在可见光谱的红端之外。DeLuca博士和他的团队成员提出的测量方法是对日冕场进行红外光谱分析。简单地说，红外光谱是将日冕发出的红外辐射通过分光计，分光计将光线分成不同的波长。由高分辨率相机检测得到的信号产生的光谱显示了特定红外波长的吸收和发射线。这些数据可以通过分析来推断日冕的详细信息。

在总食中，月亮完全掩盖了太阳的光线，揭示了电晕的最内部

空调项目
DeLuca博士和他的团队提出了机载红外光谱仪(AIR-Spec)项目，以最大限度地利用美国大日食创造的机会之窗。这个由美国国家科学基金会(NSF)资助的项目的目标是描述5条难以观测的磁敏感日冕发射线。

由于光谱信号非常弱，因此空气规格系统必须非常稳定和敏感。因此，设计和数据采集仪表必须被精细构造。这一责任的一大部分落到了Jenna Samara女士，哈佛大学研究生和Deluca博士团队中的博士学位，他在开发设备方面有助于乐于工具。这种团队合作态度是德鲁卡博士的态度强烈增加了他的团队的成功，从国家大气研究（NCAR）高海拔天文台（HAO）中引用了菲尔法官博士作为IR冠状光谱和关键合作者的开发商。

在地面，大气中的水蒸气显著地限制了某些红外波长的传输。为了克服这一障碍，实验被设计在一架飞行在45000 - 50000英尺的飞机上进行。为了实现这一目标，DeLuca博士招募了NSF/NCAR Gulfstream-V高性能环境研究机载仪器平台(GV)飞机(见上图)。

任何敏感仪器在板上移动平面体验波动。必须测试这些变化和其他振动并抑制以确保空气规格的令人满意的性能。

为了在太阳日食的短时间内提取最大数据，选择GV的飞行路径，使得条件有利于测量。仪器设计包括基于星克斯的（以规则间隔计算的天体对象的位置）GPS指向和跟踪系统以适应此目标。指定空气规格沿着最大日食持续时间的路径飞行。2016年12月和2017年7月，两次单独的试用航班进行了试验，之后，完成了几种修改和微调，以更好地稳定空气规格。

乘飞机
Air-Spec项目在2017年8月21日的“伟大的美国eclipse”的开始上飞行。随着光谱仪，GV飞机旨在追踪日食的总体路径。在飞行期间，在电晕的不同部位进行测量。GV在预计时间框架的10-19秒内完成了飞行。采集的光谱数据分析清楚地显示了预测的五条冠状排放线，并提出了空气规范项目结果的纸张是由于今年晚些时候发布。

Deluca博士和他的团队建立了一个高度稳定的移动光谱系统，可以部署各种研究工作

展望未来
通过空调，Deluca博士和他的团队建立了一个高度稳定的移动光谱系统，可以部署各种研究工作。图像稳定系统与目标无关，因此可以适用于任何遥感应用。

未来的日食观测是由于全球之星的移动能力。例如，2019年7月2日智利海岸附近南太平洋的日食显然是未来飞行的候选者。AIR-Spec项目观测到的排放线将有助于指导未来的观测计划。通过DeLuca博士和他的合作者的工作，“空气规格”项目为更详细地探索日冕奠定了基础，从而扩大了我们对太阳、太阳对地球的影响以及宇宙的可居住性的理解。