神秘日全食即将在美上演

日蚀中出现日冕。资料来源:巴巴克·塔弗雷西/NGC

8月21日，美国将迎来一生一次的日全食。那时，太阳、月亮和地球将形成一条直线，月亮将扫过美洲大陆覆盖太阳。当月亮的阴影扫过美洲大陆时，研究人员将等待日食在大约110公里宽的路线上选定的有利位置发生。

这次日全食也激起了全球天文学家的兴趣。由于众多观测者的参与，太阳物理学家希望通过这次日食获得比以前更全面的信息，从而开发新的观测技术，为下一次日全食做准备。

夏迪亚·哈巴尔(Shadia Habbal)是夏威夷州大学马诺·阿市分校的资深日食跟踪者和太阳物理学家，他说:“日食的美妙之处在于，每次你观察日食时，你都会产生一种冲动，去寻找能够促进这门学科发展的新事物。”

日全食大约每18个月发生一次，这为研究人员提供了一个研究日冕的绝佳机会——这些热等离子体通常被太阳表面的眩光所遮挡。研究人员通常使用一种叫做日冕仪的仪器来遮挡太阳以显示太阳周围的日冕，但是安装在卫星和地面望远镜上的日冕仪并不理想:为了保护其他仪器免受强烈的阳光照射，安装日冕仪是为了遮挡比太阳身体稍大的区域，导致部分日冕被遮挡。

在日全食期间，月亮会完美地遮住太阳，这样日冕就能被更好地观察到。几个世纪以来，天文学家在观测日食方面取得了许多重大进展，例如氦的发现和爱因斯坦相对论的验证。

在即将到来的日食期间，一个主要的研究项目是使用墨西哥湾流V型飞机来探测红外波段日冕中的磁流。这种磁流在地面上很难精确测量。项目负责人之一、马萨诸塞州哈佛-史密森学会天体物理学中心(CfA)的研究生珍娜·萨姆拉(Jenna Samra)说，过去，研究人员一直专注于研究太空地面紫外线和可见光波段的日冕，但现在红外探测器已经足够先进和灵敏，可以提供一种研究日冕的新方法。

此外，红外研究可以揭示更多关于日冕磁场的信息，日冕磁场以强大的电流从太阳表面释放能量。"这一块已经从我们的日冕拼图中消失了."参与该项目的CfA博士后查德·马德森说。

据报道，安装在飞机上的红外仪器将在电晕周围的几个位置收集详细的光谱信息。通过光谱中特定线条之间的距离，科学家可以间接计算出位置的磁场强度——这种信息无法直接测量。

这架飞机预计将在大约15公里的高度飞行，以避开所有云层，并将在密苏里、肯塔基和田纳西上空飞行约4分钟，观察日全食。美国国家大气研究中心高空观测台主任斯科特·麦克欣托什(Scott Mchintosh)指出，机载红外光谱仪等测试仪器将有助于科学家开发可用于太空的下一代探测技术，并为各种科学应用和研究提供更快、更低成本的数据采集方法。

同样，美国宇航局将使用两架喷气式飞机跟踪日食。这些飞机将配备能够捕捉“日冕细丝”运动的高速摄像机负责该项目的西南研究所的天文学家阿米尔·卡斯皮(Amir Caspi)说:“理想情况下，我们可以发现能量加热日冕背后的机制，到目前为止，这种机制极难捕捉。”

两架飞机也将在7分钟内收集数据。在红外探测的同时，他们还将绘制第一张水星热图，并在水中寻找一颗小行星——一颗可能存在于太阳和水星之间的小行星。

日食期间，地面人员还将进行相关研究，如哈伯勒的长期日冕温度图项目。今年，她将在美国西部的五个观察点部署30人，使用改进的探测器来寻找铁和氩等过热元素的谱线。她说这将揭示日冕化学信息。这些数据很难在其他时间收集。

此外，巴黎天体物理研究所的天文学家谢尔盖·库奇米(Serge Koutchmy)提到，这次在爱达荷州的一个山谷中，一个法国研究小组将分析日冕中的光谱线，以支持CfA研究。此外，该团队将继续使用新的光度仪器测量太阳的半径。目前，太阳的真实半径仍是一个谜，该团队计划通过研究月亮“接触并覆盖”太阳时恒星光的变化来测量太阳的半径。

现在看来，8月21日的日食可能会产生新一代的日食科学家。“到目前为止，我不是一个日食猎人，但这让我非常感兴趣，我期待着再次迎接日食。”卡斯帕说。(张张编)