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        由于它新近倾斜的围绕太阳的轨道，欧洲航天局领导的太阳轨道飞行器是第一个从黄道平面外对太阳两极进行成像的航天器。 Solar Orbiter 独特的视角将改变我们对太阳磁场、太阳周期和太空天气运作的理解。

         您所见过的任何太阳图像都是从太阳赤道周围拍摄的。 这是因为地球、其他行星和所有其他现代航天器都围绕太阳运行在围绕太阳的扁平圆盘内，称为黄道平面。 通过将轨道倾斜出这个平面，Solar Orbiter 从一个全新的角度揭示了太阳。

         2025 年 3 月 23 日，名为“EUI 视频 SolarOrbiter 太阳南极”的视频将太阳轨道飞行器的视图（黄色）与地球的视图（灰色）进行了比较。 当时，太阳轨道飞行器从太阳赤道以下 17° 的角度观察太阳，足以直接看到太阳的南极。 在未来几年，该航天器将倾斜其轨道更远，因此最佳视图尚未到来。

        ：“今天，我们揭示了人类有史以来第一次看到太阳极点，”教授说。 欧洲航天局科学主任卡罗尔·蒙代尔 （Carole Mundell）。 “太阳是我们最近的恒星，是生命的赋予者，也是现代太空和地面电力系统的潜在破坏者，因此我们必须了解它的工作原理并学会预测它的行为。 我们的太阳轨道飞行器任务中的这些新的独特视角是太阳能科学新时代的开始。

         众目全所望太阳南极

         A 拼贴画显示了 2025 年 3 月 16 日至 17 日记录的太阳南极，当时太阳轨道飞行器从太阳赤道下方 15° 的角度观察太阳。 这是该任务的第一次高角度观测活动，几天后才达到目前的最大视角 17°。

         拼贴画中显示的图像是由 Solar Orbiter 的三台科学仪器拍摄的：极化和日震成像仪 （PHI）、极紫外成像仪 （EUI）、以及冠状体环境光谱成像 （SPICE） 仪器。 单击图像可放大并查看数据的视频版本。

         教授说：“我们不知道从这些第一次观测中究竟会发生什么——太阳的两极实际上是未知的土地。 Sami Solanki，德国马克斯·普朗克太阳系研究所 （MPS） PHI 仪器团队的负责人。

         每台仪器都以不同的方式观察太阳。 PHI 在可见光下对太阳进行成像（顶部拼贴画的左侧）并绘制太阳表面磁场（顶部中间）。 EUI 在紫外线下对太阳进行成像（右上），揭示了太阳外层大气中百万度的带电气体，即日冕。 SPICE 仪器（底行）捕获来自太阳表面上方不同温度的带电气体的光，从而揭示太阳大气层的不同层次。

         通过比较和分析这三种成像所做的互补观察仪器，我们可以了解物质在太阳外层中的运动方式。 这可能会揭示出意想不到的模式，例如类似于金星和土星两极周围看到的极地涡旋（漩涡气体）。

         这些开创性的新观测结果也是理解太阳磁场的关键，以及为什么它大约每 11 年翻转一次，恰好与太阳活动的高峰期相吻合。 目前对 11 年太阳周期的模型和预测无法准确预测太阳何时以及以何种强度达到其最活跃的状态。

         太阳极大期的凌乱磁力

         太阳轨道飞行器极地观测的首批科学发现之一是发现，在南极，太阳的磁场目前是一团糟。 虽然普通磁体具有清晰的北极和南极，但 PHI 仪器的磁场测量表明，北极和南极磁场都存在于太阳的南极。

         这仅适用于在每个太阳周期中的一小段时间，在太阳的最大值，太阳的磁场翻转并处于最活跃的状态。 场翻转后，单个极性应该慢慢建立并接管太阳的两极。 从现在起的 5-6 年内，太阳将达到下一个太阳极小期，在此期间，它的磁场处于最有序的状态，而太阳的活动水平最低。

         “这种积累究竟是如何发生的仍不完全清楚，因此太阳轨道飞行器已经到达了高纬度在正确的时间从独特和有利的角度跟踪整个过程，“Sami 指出。

         PHI 对整个太阳磁场的视图将这些测量值放在上下文中（参见“PHI_south-pole-Bmap”和“PHI_global-Bmap_20250211-20250429”）。 颜色（红色/蓝色）越深，从太阳轨道飞行器到太阳的视线沿线的磁场就越强。

         最强的磁场位于太阳赤道两侧的两个波段中。 深红色和深蓝色区域突出显示活动区域，其中磁场集中在太阳表面（光球层）的太阳黑子中。

         与此同时，太阳的南极和北极都点缀着红色和蓝色的斑块。 这表明，在小尺度上，太阳的磁场具有复杂且不断变化的结构。

         SPICE 首次测量运动

         太阳轨道飞行器的另一个有趣的“第一次”来自 SPICE 仪器。 作为成像光谱仪，SPICE 测量特定化学元素（其中包括氢、碳、氧、氖和镁）在已知温度下发出的光（光谱线）。 在过去的五年里，SPICE 一直用它来揭示太阳表面上方不同层发生的事情。

         现在，SPICE 团队还首次成功地使用光谱线的精确跟踪来测量太阳能材料团块的移动速度。 这被称为“多普勒测量”，以使经过的救护车警报器在驶过时改变音调的效果相同。

         生成的速度图揭示了太阳能物质如何在太阳的特定层内移动。 通过比较 SPICE 多普勒和强度图，您可以直接比较粒子（碳离子）在称为“过渡区”的薄层中的位置和运动，太阳的温度从 10 000 °C 迅速上升到数十万度。

         SPICE 强度图揭示了碳离子团块的位置。 SPICE 多普勒图包括蓝色和红色，分别表示碳离子移近和移离太阳轨道飞行器的速度。 较深的蓝色和红色斑块与由于小羽流或射流导致物质流动速度更快有关。

         至关重要的是，多普勒测量可以揭示粒子是如何以太阳风的形式从太阳中甩出的。 揭示太阳如何产生太阳风是 Solar Orbiter 的关键之一科学目标。

         “当前和过去的太空任务对太阳吹起的太阳风的多普勒测量受到了太阳能极掠过视野的阻碍。 现在使用 Solar Orbiter 可以从高纬度地区进行测量，这将是太阳物理学的一场革命，“SPICE 团队负责人、巴黎萨克雷大学（法国）的 Frédéric Auchère 说。

         最好的还在后头

         这些只是太阳轨道飞行器从其新倾斜的轨道上进行的第一次观测，第一组数据中的大部分仍有待进一步分析。 Solar Orbiter 首次完整的“极对极”飞越太阳的完整数据集预计将于 2025 年 10 月抵达地球。 Solar Orbiter 的所有 10 台科学仪器都将在未来几年收集前所未有的数据。

         “这只是太阳轨道飞行器'通往天堂的阶梯'的第一步：在未来几年，航天器将进一步爬出黄道平面，以便更好地看到太阳极地地区。 这些数据将改变我们对太阳磁场、太阳风和太阳活动的理解，“欧洲航天局太阳轨道飞行器项目科学家丹尼尔·穆勒 （Daniel Müller） 指出。

         编辑笔记

         太阳轨道飞行器是有史以来研究我们赋予生命的恒星的最复杂的科学实验室，它比以前任何航天器都更近距离地拍摄太阳图像，并且是第一个观察其极地区域的人。

         2025 年 2 月，太阳轨道飞行器正式开始“高纬度”部分通过将其轨道相对于太阳赤道倾斜 17° 的角度来绕太阳飞行。 相比之下，行星和所有其他太阳观测航天器都在黄道面上运行，与太阳赤道最多倾斜 7°。

         唯一的例外是 ESA/NASA 尤利西斯任务（1990-2009 年），该任务飞越了太阳的两极，但没有携带任何成像仪器。 Solar Orbiter 的观测将补充 Ulysses 的观测结果，首次使用望远镜，除了一整套原位传感器外，还飞得离太阳更近。 此外，Solar Orbiter 将在整个太阳周期中监测两极的变化。

         太阳轨道飞行器将继续以这个倾斜角绕太阳运行，直到 2026 年 12 月 24 日，届时它下一次飞越金星的航班将使其轨道倾斜 24°。 从 2029 年 6 月 10 日起，该航天器将以 33° 的角度绕太阳运行。 （Solar Orbiter 绕太阳飞行器绕太阳飞行的旅程概述。

         太阳能轨道飞行器欧洲航天局和美国宇航局之间的国际合作太空任务，由欧洲航天局运营。 Solar Orbiter 的偏振和日震成像仪 （PHI） 仪器由德国马克斯普朗克太阳系研究所 （MPS） 领导。 极紫外成像仪 （EUI） 仪器由比利时皇家天文台 （ROB） 领导。 日冕环境光谱成像 （SPICE） 仪器是由欧洲主导的设施仪器，由巴黎空间天体物理研究所 （IAS） 领导。法国。