太阳轨道飞行器任务制作了前所未有的高分辨率太阳图像，展示了太阳磁场和等离子体运动之间复杂的相互作用。 这些图像包括太阳黑子和日冕的细节，加深了我们对太阳现象的了解。
这里显示的太阳表面三幅图是根据欧空局领导的太阳轨道飞行器任务于 2023 年 3 月 22 日进行的测量绘制的。 从左到右依次为可见光下的太阳、太阳的磁场图以及太阳可见表面物质的视线速度和运动方向图。 这些是航天器的偏振和日震成像仪（PHI）首次对太阳进行的高分辨率全圆盘观测。 图片来源：ESA & NASA/太阳轨道器/PHI 小组
请仔细看看太阳轨道器于2023年3月22日拍摄的四幅令人惊叹的太阳新图像。 这些图像是利用航天器的PHI（偏振和日震成像仪）和EUI（极紫外成像仪）仪器拍摄的，提供了前所未有的细节。 PHI 图像提供了有史以来最清晰的太阳可见光表面全貌，绘制了其错综复杂的磁场和表面运动图。 相比之下，EUI 图像揭示了发光的外部大气层，即日冕。
太阳是太阳系中最具活力和最复杂的天体，人们从未如此详细地观察过它。 欧空局领导的太阳轨道器任务使用六台先进的成像仪器研究太阳，剥开太阳的层层结构，揭示其多面性。
通过这些最新观测，太阳轨道器提供了迄今为止最详细的太阳可见光表面或光球层图像。 PHI 仪器不仅能捕捉可见光图像，还能测量磁场方向并跟踪表面物质的速度和运动。 通过这些洞察力，我们可以一窥太阳不断变化的行为。
艺术家的概念图显示太阳轨道器靠近太阳。 图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心概念图像实验室
PHI 对光球层的测量结果可以直接与 2023 年 3 月同一天由极紫外成像仪（EUI）拍摄的高分辨率图像合成的太阳外层大气（日冕）新图像进行比较。 极紫外成像仪用紫外线对太阳进行成像。
"太阳的磁场是了解我们的母星从最小到最大尺度的动态性质的关键。 太阳轨道器的PHI仪器绘制的这些新的高分辨率地图非常详细地展示了太阳表面磁场和磁流的美丽。 "太阳轨道器项目科学家丹尼尔-穆勒（Daniel Müller）指出："与此同时，它们对于推断太阳热日冕中的磁场也至关重要，我们的EUI仪器正在对日冕进行成像。"
这幅图像显示了可见光下的太阳。 它是由太阳轨道器航天器上的偏振和日震成像仪（PHI）于 2023 年 3 月 22 日拍摄的。 该仪器收集波长为 617 纳米的红光。 您看到的是太阳的可见光表面，也称为光球层。 太阳的几乎所有辐射都来自这一层，其温度在 4500 到 6000 °C 之间。 在它的下面，炙热、致密的等离子体在太阳的"对流区"中搅动，这与地球地幔中的岩浆并无二致。 这张图片中最引人注目的是太阳黑子。 这些黑子看起来就像光滑表面上的黑点或小孔。
放大 PHI 的详细可见光图像（上图），可以看到太阳"表面"的真实面目：不断移动的发光、炽热等离子体（带电气体）。 太阳的几乎所有辐射都是从这一层发出的，其温度在 4500 到 6000 °C 之间。 在它的下面，炙热、致密的等离子体在太阳的"对流区"中搅动，这与地球地幔中的岩浆并无二致。 由于这种运动，太阳表面呈现出颗粒状。
然而，图像中最引人注目的特征是太阳黑子。 在可见光图像中，这些黑子看起来就像原本光滑表面上的黑点或小孔。 太阳黑子比周围环境更冷，因此发出的光更少。
这张图片显示了太阳圆盘磁场的视线方向。 这种地图也被称为"磁图"。 它是 2023 年 3 月 22 日由太阳轨道器航天器上的极坐标和日震成像仪（PHI）测量的。 这张地图显示，太阳磁场集中在太阳黑子内部和周围。 太阳黑子所在之处的磁场要么向外（红色），要么向内（蓝色）。 其他地方的磁场要小得多，用灰色（无磁场）、黄色或绿色（小磁场）表示。 强磁场抑制了太阳中的对流，因为带电粒子被迫跟随磁场而不是热混合对流。 因此，太阳黑子比周围环境更冷。 图片来源：ESA & NASA/太阳轨道器/PHI 小组
PHI 的磁图（上图）或"磁图"显示，太阳的磁场集中在太阳黑子区域。 太阳黑子所在区域的磁场要么向外（红色），要么向内（蓝色）。 强磁场解释了为什么太阳黑子内部的等离子体较冷。 通常情况下，对流会将太阳内部的热量转移到太阳表面，但带电粒子被迫沿着太阳黑子内部和周围的密集磁场线移动，从而破坏了对流。
太阳表面物质的运动速度和方向可以从 PHI 的速度图（下图）中看出，速度图也被称为"转速图"。 蓝色表示向航天器移动，红色表示远离航天器。 该图显示，虽然太阳表面的等离子体通常会随着太阳绕其轴线的整体旋转而旋转，但它们会被推向太阳黑子周围的外侧。
这张速度图也称为"测速图"，显示了太阳可见表面物质的视线速度和运动方向。 蓝色区域向航天器移动，红色区域向航天器移动。 这是 2023 年 3 月 22 日太阳轨道器航天器上的极坐标和日震成像仪（PHI）测量到的。 这张地图清晰地显示了太阳绕其轴心的旋转，同时也显示了太阳黑子周围的物质是如何被甩出的。 这些太阳黑子是由磁场突破太阳可见表面（光球层）造成的。 图片来源：ESA & NASA/太阳轨道器/PHI 小组
最后，EUI 的太阳日冕图像（下图）显示了光球上方的情况。 在活跃的太阳黑子区域上方，可以看到发光的等离子体伸出。 百万度等离子体沿着太阳伸出的磁场线运动，通常会把相邻的太阳黑子连接起来。
这张高分辨率图像显示了紫外线下的太阳，揭示了太阳的上层大气--日冕。 它是由太阳轨道器的极紫外成像仪（EUI）仪器拍摄的，由2023年3月22日拍摄的图像拼接而成。 这幅图像中最引人注目的特征是来自太阳表面活跃区域的亮线和环线。 这些特征与太阳轨道器的偏振和日震成像仪（PHI）在同一天拍摄的可见光图像、磁图和速度图中看到的太阳黑子区域相吻合。 图片来源：ESA & NASA/太阳轨道器/EUI 小组
这些图像是在太阳轨道器距离太阳不到7400万公里时拍摄的。 如此接近太阳意味着 PHI 和 EUI 拍摄的每张高分辨率图像只能覆盖太阳的一小部分。 在拍摄完每张图像后，航天器需要进行倾斜和旋转，直到拍摄到太阳表面的每一部分。
为了获得这里展示的全圆盘图像，所有图像都像马赛克一样拼接在一起。 PHI 和 EUI 马赛克图像各由 25 幅图像组成，拍摄时间超过四小时。 在完整的马赛克图像中，太阳圆盘的直径几乎达到 8000 像素，显示出令人难以置信的大量细节。
获取 PHI 马赛克所需的图像处理是一项全新的工作，难度很大。 现在已经完成了一次，今后处理数据和拼接马赛克的速度会更快。 PHI 团队希望能够每年提供两次这样的高分辨率镶嵌图。
太阳轨道器是欧空局和美国国家航空航天局之间的一项国际合作空间任务，由欧空局负责运行。
编译自/ScitechDaily