儘管人類利用望遠鏡觀察太陽已經超過四百年,但一直以來我們都只能從地球繞日軌道面上觀察太陽,無法看清楚太陽兩極的樣貌。不過,近期由歐洲太空總署(ESA)主導的太陽軌道衛星(SolO)首次傳回了太陽的南極影像,獨特視角或將改變我們對太陽磁場、太陽活動週期以及太空天氣運作方式的理解。

(圖說)太陽軌道衛星首次為我們揭露太陽南極的樣貌
過去的太陽探測器不論是環繞地球或是太陽,幾乎都是配置在黃道面附近,與太陽赤道面的夾角不會超過7度,使得太陽兩極成為觀測死角。雖然ESA曾與NASA合作利用尤利西斯號探測器,以79度的繞極軌道來觀測太陽風與磁場,但因上頭並沒有搭載任何望遠鏡與相機,所以太陽兩極的活動樣貌至今仍沒有人見過。為此,ESA在2020年發射太陽軌道衛星(SolO),除了太陽風與磁場觀測儀器之外,還搭載了偏振和日震成像儀(PHI)、極紫外線成像儀(EUI)以及日冕環境光譜成像儀(SPICE),試圖用高傾角軌道來捕捉太陽兩極的活動影像。

上圖是2025年3月16日至17日由SolO各個成像儀器拍攝的太陽南極影像。當時SolO位在太陽赤道以南15°的角度進行觀測,是此次任務首次進行高角度觀測。偏振和日震成像儀可以拍攝太陽的可見光影像(圖左上角)及繪製太陽表面磁場圖(圖中上)。初步的觀測顯示太陽南極的磁場一片混亂,同時存在南北磁極。由於目前太陽正處於極大期,科學家認為這可能太陽每11年一次磁場反轉的徵兆。隨著太陽活動逐漸進入下一週期,SolO將能為我們追蹤太陽磁場反轉的過程。
極紫外線成像儀則可以紫外光拍攝(圖右上角),為我們展示太陽外層大氣中溫度高達百萬度的帶電氣體——日冕的活動情形。至於,日冕環境光譜成像儀呈現的影像(圖下排)則捕捉來自太陽表面不同溫度帶電粒子所發出的光,不僅能夠呈現帶電粒子在不同高度的分佈與化學元素組成,還能利用都卜勒效應測量粒子團塊的移動速度與方向。
目前SolO相對太陽赤道的軌道傾角約為17度,近日點在水星軌道以內。未來幾年,SolO將繼續利用金星的重力調整軌道傾角,目標是在2029年達到33度的軌道傾角。SolO是人類首次使用望遠鏡和全套感測器對太陽兩極進行觀測,還將在整個太陽週期中近距離監測太陽兩極的變化。SolO收集的觀測資料或將改變我們對太陽磁場、太陽風和太陽活動的理解。(編譯/王彥翔)
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