在天文觀測(cè)中，有一句俗語(yǔ)：祝你好運(yùn)，天空晴朗。對(duì)于像研究人員這樣的日食追逐者，這一點(diǎn)尤其重要，因?yàn)橐粓?chǎng)日全食只有兩分鐘的時(shí)間，沒(méi)有第二次機(jī)，一小片云彩就能毀掉一切。成千上萬(wàn)的游客和幾十位科學(xué)家前來(lái)觀看日食，對(duì)他們來(lái)說(shuō)，日食是觀察太陽(yáng)延伸大氣（即日冕）的一個(gè)獨(dú)特機(jī)會(huì)。就像地球一樣，太陽(yáng)也有大氣層和磁場(chǎng)，磁場(chǎng)向太空延伸到很遠(yuǎn)的地方。

日冕是由分離的質(zhì)子和電子組成的等離子體，溫度高達(dá)100萬(wàn)攝氏度或更高。在這種高溫、磁化等離子體的陌生環(huán)境中，物理學(xué)的行為方式人們知之甚少。在地球上的安全可能取決于更好地理解它——日冕中的爆炸事件可能對(duì)地球產(chǎn)生巨大的潛在危險(xiǎn)影響。有一種物質(zhì)從太陽(yáng)的這一層源源不斷地流向星際空間，這種物質(zhì)被稱為太陽(yáng)風(fēng)。科學(xué)家們第一次發(fā)現(xiàn)它是1859年在太陽(yáng)耀斑之后，地球上出現(xiàn)了強(qiáng)烈的極光——也被稱為北極光或南極光。

顯然，它們的亮度足以讓人們?cè)谕砩峡辞鍒?bào)紙，這被稱為“卡靈頓事件”——耀斑產(chǎn)生的電流對(duì)電報(bào)系統(tǒng)造成了破壞。隨著社會(huì)越來(lái)越依賴科技，了解太空天氣并能夠預(yù)測(cè)它比以往任何時(shí)候都更重要。太陽(yáng)的爆發(fā)會(huì)破壞和破壞航天器、電力系統(tǒng)、航空、通訊和GPS系統(tǒng)。在適當(dāng)?shù)臈l件下，比如1859年的太陽(yáng)耀斑噴發(fā)，可能會(huì)對(duì)全球經(jīng)濟(jì)造成數(shù)千億美元的巨大破壞。

太陽(yáng)的“黑暗面”

在日食外部，太陽(yáng)日冕被直接來(lái)自太陽(yáng)可見(jiàn)表面(光球?qū)?的極其明亮的光所遮蔽。光球比日冕中最亮的區(qū)域還要亮100多萬(wàn)倍，所以觀察日冕有點(diǎn)像研究一只螢火蟲在燈塔附近盤旋的行為?？茖W(xué)家們將花費(fèi)數(shù)年時(shí)間和大量資金，為這兩分鐘的日全食現(xiàn)象做準(zhǔn)備。當(dāng)月亮經(jīng)過(guò)太陽(yáng)的前面，擋住了太陽(yáng)明亮的光斑，并在地球上投下深深的陰影時(shí)，就會(huì)發(fā)生日全食。

在幾個(gè)小時(shí)的過(guò)程中，陰影掠過(guò)地球表面的速度比協(xié)和式飛機(jī)還要快?！罢w之路”（陰影所經(jīng)過(guò)路徑的名稱）是如此之大，這條陰影跨越了海洋和大陸。幸運(yùn)的是，日冕在日全食時(shí)展現(xiàn)出它所有的光輝。在這種情況下，“運(yùn)氣”這個(gè)詞用得很恰當(dāng)。想象一下，如果一顆有智能生命的有人居住行星上有一顆大小和距離都合適的衛(wèi)星，那么它出現(xiàn)在天空中的大小和距離都是一樣的，這樣它就能遮住太陽(yáng)。

當(dāng)月球覆蓋了太陽(yáng)明亮的圓盤時(shí)，周圍大氣看起來(lái)就像一個(gè)微弱的光環(huán)，延伸的光線像皇冠一樣從太陽(yáng)向外照射——因此得名日冕。為了安全觀察太陽(yáng)并在日食期間研究日冕，需要光譜儀中的特殊過(guò)濾器。光譜儀通過(guò)一個(gè)狹長(zhǎng)入口狹縫接收來(lái)自日冕的光，在日食期間，狹縫掃描來(lái)觀察整個(gè)日冕。光根據(jù)波長(zhǎng)被分成三個(gè)通道，然后分散到探測(cè)器上，探測(cè)器記錄了等離子體的密度和溫度——科學(xué)家們無(wú)法通過(guò)其他方式獲得這些信息。

作為從衛(wèi)星上觀測(cè)太陽(yáng)任務(wù)的一部分，光譜儀最終可能駐留在太空中，持續(xù)觀測(cè)日冕。科學(xué)家們可以重建日冕的磁場(chǎng)、等離子體和其他特征，最終弄清楚這個(gè)極端而神秘的環(huán)境，并幫助地球?yàn)樗那榫w波動(dòng)做好準(zhǔn)備。利用日全食的機(jī)會(huì)來(lái)了解太陽(yáng)的隱藏層，它可以極大地影響地球上的生命。與太空任務(wù)相比，它也相對(duì)便宜，可以幫助科學(xué)家開發(fā)新的太空探索工具。

博科園｜文：Huw Morgan/The Conversation

博科園｜科學(xué)、科技、科研、科普