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“嫦娥”首获等离子体层侧面大视场动态观测结果
发布时间:2016-09-20  字号:
 

  9月18日,中科院月球与深空探测总体部公布了嫦娥三号“地球等离子体层特征及其对太阳活动的响应研究”研究团队的一项新成果。其搭载的极紫外相机不仅首次实现了在月球上对地球等离子体层进行定点观测,并在国际上首次获得等离子体层侧面大视场动态观测结果。这一成果已在英国自然出版集团旗下的《科学报告》杂志上发表。


  等离子体层是地球磁层中一个圆环状区域,一般认为其中充满了被地球磁力线束缚的温度较低且致密的离子,包括氢、氦、氧等元素。如果在地球南北极上空以俯视的角度观察,等离子体层大致为环形,类似“多纳圈”。而从侧面角度观察,应为双卵型结构。科学家认为,等离子体层是地球电离层在更高高度上的延续。


  据了解,上世纪60年代以来,各国科学家都对等离子体层开展了研究。其中,美国的磁层顶—极光全球探索者卫星上面的极紫外成像仪首先从俯视的角度对地球等离子体层进行了整体成像,发现了许多细致结构。日本“月亮女神”号探测器利用其自带的极紫外望远镜对地球等离子体层进行进了侧面成像,但由于其相机出现故障,成像质量受到很大影响。嫦娥三号发射前,国际上尚未实现从侧面对等离子体层的完整成像。


  2013年,嫦娥三号在月球表面软着陆成功,极紫外相机随着月球的公转对地球等离子体层侧视方向进行定点观测。其分辨率约为0.1个地球半径,时间采样率约为10分钟,并从2013年12月25日开始,积累了大量的等离子体层侧面的观测资料。嫦娥三号极紫外相机科学团队在经过大量的讨论和前期准备工作后,对科学数据进行了初步分析。


  据国家天文台闫岩博士介绍,研究人员首先观察到了等离子体层应该存在的双卵型结构。同时,他们还利用一次磁层亚暴期间的数据,发现了等离子体层存在的3个明显的凸起结构。“相当于‘多纳圈’在某些部位变胖了。”闫岩形容道。


  同时,这些凸起结构分别经过地球午夜位置的时间,与3次磁层亚爆发生的时间一致。与地磁暴引起等离子体层刻蚀不同,肇始于地球夜侧的磁层亚暴会在午夜区域造成其局部位型的快速膨胀。在经过动态全球核心等离子体层模式模拟后,嫦娥三号极紫外相机的观测现象也得到了重现。


  专家认为,嫦娥三号这一观测结果改变了以往认为地磁活动只引起地球等离子体层刻蚀的观点。也就是说,“多纳圈”不仅在地磁活动时被“咬去”一口,而且会在某些部位“变胖”。


  嫦娥三号极紫外相机是一个在极紫外波段对地球等离子体层成像的小型望远镜,其图像传感器为“微通道板”,在设计上实现了较小的体积和较大的视场。极紫外相机的数据由探月工程地面应用系统负责获取和发布。

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