开创性实验从日全食中收集到独特的太阳数据

2024 年 4 月 8 日，日全食的阴影从得克萨斯州投射到缅因州，西南研究所领导的团队成功地从陆地和空中实施了两项开创性的实验，从日全食中收集独特的太阳数据。公民 2024 年美洲大陆远望日食（CATE）实验吸引了 200 多名社区参与者，他们广泛、平易近人且具有包容性，试图为这一激动人心的事件制作一部 60 分钟的连续高清电影。

这张经过处理的 4 月 8 日日食高清图像显示了太阳的日冕（其最外层大气），其人工色彩显示了光的偏振或方向。达拉斯的公民科学家通过西南研究院领导的公民美洲大陆望远镜日食（CATE）2024 实验收集了这些数据。资料来源：西南研究所/公民 CATE 2024/Ritesh Patel/Dan Seaton

几乎同时进行的一项调查使用了安装在美国国家航空航天局WB-57F 研究飞机上的独特设备来追逐日食阴影，从而实现了只能从鸟瞰角度进行的观测。

两个项目的首席研究员阿米尔-卡斯皮博士说："日全食相对罕见，为科学家研究太阳可见表面上方的高温大气层提供了独特的机会。不仅如此，通过 CATE 2024，日食还为沿途的科学家和社区提供了一次亲密接触的经历，共同分享这一令人难以置信的震撼事件。我们希望公众能对太阳及其奥秘产生新的兴趣和认识。

这些初步图像来自 NASA WB-57 喷气式飞机上搭载的一套新的灵敏、高速、可见光和红外成像仪，显示了 2024 年 4 月 8 日日食期间在四个波长范围内可见的日冕和突出物。今后，西南研究所的科学家们将通过对丰富而复杂的数据进行处理和分析，大大改进这些图像。资料来源：西南研究所/Citizen CATE 2024/Ritesh Patel/Dan Seaton

日全食让科学家们能够以任何其他方式都不可能或不切实际的方式观测到太阳外层大气复杂而动态的特征，为我们了解日冕打开了新的窗口。日冕发出的微弱光线通常会被太阳本身的强烈亮度所掩盖，而且某些波长的光线会被地球大气层阻挡。

公民科学在行动

CATE 2024 部署了一个由 35 个社区参与者（或称"公民科学家"）组成的网络，他们代表日食沿途的当地社区，在日食跨国路径上部署了由小型望远镜组成的"水桶大队"。CATE 2024 的科学目标要求测量日冕中光的偏振或振荡光波的方向。

Caspi说："你对这个很熟悉，因为有时你会在脸上戴一个偏振滤镜--太阳镜，它可以过滤掉某些角度的偏振光。西铁城CATE 2024望远镜的传感器每个像素上都有一个偏振滤光片，使我们能够测量日冕各处四个不同的偏振角度，提供了比测量光的亮度更多的信息"。

高空太阳能研究

卡斯皮还领导了一个在日食期间从5万英尺高空观测日冕的空中项目。这些高空观测既能提供地面无法进行的测量，又能避免任何与天气有关的风险。Caspi的团队在一架WB-57喷气式飞机的机头锥体上安装了一套新的灵敏、高速、可见光和红外成像仪，该成像仪由美国宇航局兰利研究中心的SCIFLI团队制造。

在全国各地，包括 200 多名志愿者在内的 35 个团队使用由 SwRI 领导的 Citizen CATE 2024 实验提供的望远镜收集日食数据。Theresa Costilow、Carlyn Rocazella、Susan 和 Bob Benedict 穿着日食 2024 的服装，在俄亥俄州 Kingsville 的一个露营地观测 4 月 8 日的日食，并品尝主题月饼。图片来源：西南研究所/公民 CATE 2024

用新的波长和新的偏振测量方法观察日冕中的复杂运动，将有助于科学家了解日冕为何如此炎热。日冕的温度高达数百万摄氏度，是下面可见表面温度的数百倍，这是一个奇怪的悖论，也是一个长期存在的科学谜团。日冕也是导致地球周围地磁暴的主要爆发源之一。这些现象会损坏卫星，导致电网停电，干扰通信和GPS信号，因此，随着世界对这些系统的依赖程度越来越高，更好地了解它们非常重要。

SwRI 共同研究员 Dan Seaton 博士是这两个项目的科学负责人，他表示："将机载移动数据与 CATE 2024 长达一小时的连续观测相结合，将更全面地了解太阳神秘的日冕。"

Caspi说："这两项实验都需要巨大的努力和精确的时间安排才能获得我们需要的数据。我很荣幸也很敬畏这支才华横溢的团队，他们在一起工作得如此勤奋。我已经迫不及待地想要研究我们收集到的数据了。"

SwRI 领导的机载团队包括来自美国国家大气研究中心高空天文台、美国宇航局兰利研究中心和 Predictive Sciences Inc.SwRI 领导的 CATE 2024 项目由国家科学基金会和美国国家航空航天局资助，包括来自国家大气研究中心、国家太阳观测站、科罗拉多大学大气与空间物理实验室和空间科学研究所的科学家，新墨西哥州立大学和生计知识交流网络的合作者，莱斯大学、印第安纳大学布卢明顿分校和缅因大学的社区领袖，以及日食路径沿线 35 个社区的 200 多名社区参与者。

有关这些项目的更多信息，请访问：

https://eclipse.boulder.swri.edu