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“嫦娥”首獲等離子體層側面大視場動態觀測結果
發布時間:2016-09-20   文章來源 : 《中國科學報》   字號:
 

  9月18日,中科院月球與深空探測總體部公布了嫦娥三號“地球等離子體層特征及其對太陽活動的響應研究”研究團隊的一項新成果。其搭載的極紫外相機不僅首次實現了在月球上對地球等離子體層進行定點觀測,并在國際上首次獲得等離子體層側面大視場動態觀測結果。這一成果已在英國自然出版集團旗下的《科學報告》雜志上發表。


  等離子體層是地球磁層中一個圓環狀區域,一般認為其中充滿了被地球磁力線束縛的溫度較低且致密的離子,包括氫、氦、氧等元素。如果在地球南北極上空以俯視的角度觀察,等離子體層大致為環形,類似“多納圈”。而從側面角度觀察,應為雙卵型結構。科學家認為,等離子體層是地球電離層在更高高度上的延續。


  據了解,上世紀60年代以來,各國科學家都對等離子體層開展了研究。其中,美國的磁層頂—極光全球探索者衛星上面的極紫外成像儀首先從俯視的角度對地球等離子體層進行了整體成像,發現了許多細致結構。日本“月亮女神”號探測器利用其自帶的極紫外望遠鏡對地球等離子體層進行進了側面成像,但由于其相機出現故障,成像質量受到很大影響。嫦娥三號發射前,國際上尚未實現從側面對等離子體層的完整成像。


  2013年,嫦娥三號在月球表面軟著陸成功,極紫外相機隨著月球的公轉對地球等離子體層側視方向進行定點觀測。其分辨率約為0.1個地球半徑,時間采樣率約為10分鐘,并從2013年12月25日開始,積累了大量的等離子體層側面的觀測資料。嫦娥三號極紫外相機科學團隊在經過大量的討論和前期準備工作后,對科學數據進行了初步分析。


  據國家天文臺閆巖博士介紹,研究人員首先觀察到了等離子體層應該存在的雙卵型結構。同時,他們還利用一次磁層亞暴期間的數據,發現了等離子體層存在的3個明顯的凸起結構。“相當于‘多納圈’在某些部位變胖了。”閆巖形容道。


  同時,這些凸起結構分別經過地球午夜位置的時間,與3次磁層亞爆發生的時間一致。與地磁暴引起等離子體層刻蝕不同,肇始于地球夜側的磁層亞暴會在午夜區域造成其局部位型的快速膨脹。在經過動態全球核心等離子體層模式模擬后,嫦娥三號極紫外相機的觀測現象也得到了重現。


  專家認為,嫦娥三號這一觀測結果改變了以往認為地磁活動只引起地球等離子體層刻蝕的觀點。也就是說,“多納圈”不僅在地磁活動時被“咬去”一口,而且會在某些部位“變胖”。


  嫦娥三號極紫外相機是一個在極紫外波段對地球等離子體層成像的小型望遠鏡,其圖像傳感器為“微通道板”,在設計上實現了較小的體積和較大的視場。極紫外相機的數據由探月工程地面應用系統負責獲取和發布。

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