太阳和太阳风层探测器(Solar and Heliospheric Observatory,缩写为SOHO)是欧洲航天局及美国国家航空航天局共同研制的无人太空船,于1995年发射升空。

中文名

太阳和太阳风层探测器

外文名

Solar and Heliospheric Observatory

所属国家

美利坚合众国

质量

610公斤

发射时间

1995年

降落地点

太阳

别名

SOHO

轨道设计

太阳和太阳风层探测器

该太空船重610公斤,于L1拉格朗日点上公转。在该点,环绕太阳公转所需的离心力是经地球重力抵消后的太阳重力,而公转周期与地球相同,因此可停留在相对位置上。该天体在地球上空150万公里处运动,其所受的重力加速中,太阳比地球(5.9 mm/s²)多2%(118 µm/s²),而该位置所需的离心加速为经抵消后重力加速的一半(59 µm/s²),其总所受加速为177 µm/s²,与地球公转相同。

虽然有时说它处在L1点,但SOHO并非准确位于L1的位置,因为那样会使它因太阳发出的电波而造成通讯困难,并且会造成轨道不稳定。它位于这个(不断移动的)经过L1并垂直于太阳和地球连线的平面,并沿着以L1附近为中心的椭圆轨道绕行,每6个月绕L1一周。与此同时L1本身也连同地球运动,每12个月绕太阳一周。这样就使SOHO始终保持在一个与地球通讯的良好位置

主要设备

太阳和太阳风层探测器

太阳和太阳风层探测器安装了十二台主要的科学仪器,每一个都能够独立的观察太阳或者太阳的某个局部。一些仪器上的观察能够以图片的形式保存下来,其中的大部分在互联网上能够被用来公共或者研究的用途(参见 SOHO官方网站)。其它的类似光谱和太阳风中粒子的测量结果则不能被访问到。这些图片从可见光到远紫外线的范围。

探索成果

太阳和太阳风层探测器

1995年12月2日,欧洲和美国共同研制的“太阳与日光层探测器”(SOHO)用美国的宇宙神-2AS发射升空,经过4个月的长途旅行,于1996年3月14日到达第一个拉格朗日点。在这个点上地球、太阳和月球引力相抵消,因而称“自由点”。这个点距地球约150万千米。SOHO探测器进入一条绕拉格朗日点旋转、轨道平面并与地──日轴线垂直的轨道上。这个轨道短半轴和长半轴分别是20万千米和30万千米。由于它运行的轨道远离地球磁场和辐射带,受扰动小,热环境稳定,并能长时间进行观测。SOHO探测器呈六面体结构,重量为1875千克。它的主要探测对象是太阳色球、日冕、太阳表面、太阳风和太阳内部结构。研究内容包括太阳风如何影响地球磁场并引起导航、通信中断的;太阳的色球、日冕等外层结构和特性;太阳内部结构。在一年多的探测中,SOHO探测器取得了许多重要成果,包括拍摄了大量太阳风、太阳外层、太阳耀斑爆发、太阳黑子的照片;观测到太阳表面的振动、物质抛射;研究了太阳辐射特性,星际物质的化学组成,太阳风对地磁的影响。1996年7月9日,SOHO观测到太阳上发生的太阳耀斑,伴随有太阳内部的强烈震动,这种日震释放出巨大能量,其强度相当于地球上的11.3级大地震。1997年8月“太阳与日光层探测器”又发现太阳内部有巨大的高温等离子体在其表层下流动,气流环宽约2.7万千米,其移动速度约为300千米/秒。1998年4月,SOHO发现,在太阳上存在巨大的太阳旋风,其宽度大致相当于地球直径,时速高达50万千米/小时,比地球上的龙卷风移动速度高出上千倍。在头两年中,它已探测到10多股穿越太阳大气层的旋风,其中多数位于太阳南北两极附近。1999年初,它又发现了太阳风的源头。太阳风来自太阳表面蜂窝状磁场的边缘,并以830千米/秒的速度闯入太空。

SOHO“太阳和太阳风层”探测器于在近20年的观测生涯中发现了关于太阳以及周围天体的许多重大事件。比如,2011年观测洛夫乔伊彗星、2013年观测ISON彗星,目前SOHO探测器已经观测了近3000颗彗星。由于彗星的轨道近日点非常接近太阳,SOHO探测器在凝视太阳的过程中也会对彗星进行研究,截止8月17日,SOHO探测器的观测数量为2990颗,预计第3000颗在接下来不久的时间内出现。

绝大多数的彗星观测来自业余天文学家的贡献,在SOHO探测器的数据处理过程中,有许多志愿者参与。在2013年ISON彗星的观测中,彗星从大约110万公里的近日点附近掠过,几乎所有人都认为ISON彗星可能解体时,它又出现了,业余天文学家的观测在彗星研究中发挥了很大的作用。SOHO探测器搭载了先进的日冕仪,能够拍摄到彗星接近太阳时的照片。

总体评价

目前SOHO探测器仍然保持着良好的运作状态,探测器上的燃料能够持续使用很长一段时间。美国宇航局已经在2016年的预算中申请了220万美元作为SOHO探测器的资金使用,至少在2020年前,SOHO探测器仍然会继续服役。欧洲空间局也是SOHO探测器的合作方,科学家认为SOHO探测器是独一无二的,对天文学家而言具有非常高的价值,目前运营的成本也很低,只要SOHO探测器能够使用,我们会继续让它服役,直到它被更先进的探测器取代。