北美的日全食可能会揭示有关太阳的长期谜题

4月8日，北美各地将发生日全食。这些事件发生在月球经过太阳和地球之间、完全挡住太阳表面时。这使观察者陷入类似于黎明或黄昏的黑暗。

在即将到来的日食期间，观测者将体验到月影最暗部分(本影)的全食路径穿过墨西哥，向东北方弯曲穿过德克萨斯州、中西部，短暂进入加拿大，最后到达缅因州。

日全食大约每18个月就会在地球上的某个地方发生一次。最后一次日全食发生在2017年8月21日。

由阿伯里斯特威斯大学领导的国际科学家小组将在达拉斯附近进行实验的全食路径上。该团队由博士组成。来自阿伯里斯特威斯大学、马里兰州美国宇航局戈达德太空飞行中心和帕萨迪纳加州理工学院的学生和研究人员。

在日食期间有一些有价值的科学研究可以完成，这些科学研究可以与我们通过天基任务所取得的成果相媲美或更好。我们的实验还可能揭示有关太阳大气层最外层——日冕的长期谜题。

日全食期间，太阳的强烈光线被月亮阻挡。这意味着我们可以从距离太阳非常近的距离到几个太阳半径的范围内以令人难以置信的清晰度观察太阳微弱的日冕。一半径相当于太阳直径一半的距离，约为696,000公里(432,000英里)。

在没有日食的情况下测量日冕是极其困难的。它需要一种称为日冕仪的特殊望远镜特殊望远镜，旨在阻挡来自太阳的直射光。这样可以解决日冕发出的较微弱的光。日食测量的清晰度甚至超过了太空日冕仪。

与航天器任务相比，我们还可以以相对较小的预算观察日冕。关于日冕的一个持久的谜团是观察到它比光球层(太阳的可见表面)热得多。当我们远离热物体时，周围的温度应该降低，而不是升高。日冕如何被加热到如此高的温度是我们要研究的问题之一。

我们有两种主要的科学仪器。第一个是Cip(冠状成像旋光计)。Cip在威尔士语中也是“扫视”或“快速查看”的意思。该仪器使用偏振器拍摄太阳日冕的图像。

我们想要测量的日冕光是高度偏振的，这意味着它是由在单个几何平面上振动的波组成的。偏振器是一种滤光器，可让特定偏振的光通过，同时阻挡其他偏振的光。

Cip图像将使我们能够测量日冕的基本特性，例如其密度。它还将揭示太阳风等现象。这是一股以等离子体(过热物质)形式存在的亚原子粒子流，从太阳不断向外流动。Cip可以帮助我们识别太阳大气中某些太阳风流的来源。

直接测量太阳大气中的磁场很困难。但日食数据应该能让我们研究它的精细结构并追踪磁场的方向。我们将能够看到被称为大“闭合”磁环的磁性结构从太阳延伸多远。这反过来将为我们提供有关日冕大范围磁性条件的信息。

第二种仪器是Chils(日冕高分辨率线谱仪)。它收集高分辨率光谱，其中光被分离成其组成颜色。在这里，我们正在寻找日冕释放出的铁的特殊光谱特征。

它由三个光谱线组成，其中光在较窄的频率范围内发射或吸收。这些都是在不同的温度范围(数百万度)下产生的，因此它们的相对亮度告诉我们不同区域的日冕温度。

绘制日冕温度图可以为基于计算机的先进模型提供有关其行为的信息。这些模型必须包括日冕等离子体如何被加热到如此高的温度的机制。例如，此类机制可能包括将磁波转换为热等离子体能量。如果我们表明某些地区比其他地区更热，则可以在模型中复制这一点。

今年的日食也发生在太阳活动增强的时期，因此我们可以观察到日冕物质抛射(CME)。这些是巨大的磁化等离子体云，从太阳大气层喷射到太空中。它们会影响地球附近的基础设施，给重要的卫星带来问题。

人们对日冕物质抛射的许多方面知之甚少，包括它们在太阳附近的早期演化。日冕物质抛射的光谱信息将使我们能够获得有关其热力学、速度和太阳附近膨胀的信息。

我们的日食仪器最近被提议用于一项名为月球日掩星任务(Mesom)的太空任务。该计划是绕月飞行以获得更频繁和更长时间的日食观测。它计划作为英国航天局的一项任务，涉及多个国家，但由伦敦大学学院、萨里大学和阿伯里斯特威斯大学领导。

我们还将拥有先进的商用360度相机来收集4月8日日食和观测地点的视频。该视频对于公共宣传活动非常有价值，我们可以在其中突出我们所做的工作，并有助于引起公众对当地恒星太阳的兴趣。

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