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嫦娥三号中秋节前再添新成果

来源:www.timetimetime.net 时间:2020-03-22 编辑:励志

作者:闫妍来源:科学网发布日期:2016/9/18 9:3:04

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嫦娥三号中秋节前添新成就

每次打开微信,我的心都会动摇。 一个孩子站在月球上,从远处凝视着我们的地球母亲(地球照片应该是阿波罗17号拍摄的)。这和嫦娥三号上的极端紫外线相机不一样吗?

嫦娥三号

嫦娥工程,即中国月球和深空空探测工程,是中国空探测史上具有里程碑意义的世纪工程 嫦娥三号探测器是嫦娥工程二期的重要组成部分 嫦娥三号于北京时间2013年12月2日凌晨在四川省凉山彝族自治州西昌卫星发射中心发射。经过多次轨道机动后,于2013年12月14日晚在岳彪洪湾附近成功实现软着陆。具体的月球坐标是(北纬44.12度,西经19.51度)。现在该遗址已正式命名为“广寒宫” 嫦娥三号探测器作为一个综合性的科学组件,配备了各种科学探测仪器,其中的极端紫外照相机(Extreme UltraViolet Camera)是一种在月球上回望地球母亲的科学武器。

极紫外相机的工作原理

现在单反数码相机已经在成千上万的家庭中广泛使用,小型相机是智能手机的标准配置,几乎只有一台相机,随时随地拍摄。 我们的极紫外照相机本质上也是一种小型照相机,它可以在极紫外波段,或者更精确地说,在30.4纳米波段附近,对地球等离子体层进行成像。 然而,与普通相机不同的是,我们的极紫外相机的图像传感器不是日常相机的电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS),而是微通道板(MCP)微通道板,这与户外旅行者经常使用的微光成像设备有些相似,因为等离子层散射的极紫外辐射太弱。 此外,为了实现更小的体积([/k0/]设备限制)和更大的视场(因为地球的等离子体层具有地球半径的空标度的几倍),极紫外相机采用球面反射器的光学设计。 根据发射前的校准测试,视场可以达到14.7,而角分辨率可以达到0.08

什么是等离子层?

等离子体层是地球磁层中的一个环形区域,通常被认为充满了相对低温和致密的离子,包括氢+(80%)、氦+(10-20%)、氧+(5-10%) 这种环形结构有点类似于我们通常吃的“甜甜圈”。如果从顶部看,它几乎是环形的,而如果从侧面看,它几乎是一个双蛋结构。 人们普遍认为,等离子体层是地球电离层在较高高度的延续。

在20世纪60年代以前,人们普遍认为在电离层外,等离子体的密度迅速陡落。但是随着哨声波的观测开始,人们逐渐意识到在电离层之上,存在着一个较为致密的等离子体层。从此之后,关于等离子体层的研究逐渐兴起。但是,从60年代以来的研究往往都是采取局部的探测研究,虽然得到了大量的关于等离子体层的量化信息,但是始终没有从整体上对其有一个全面的认识。随着光学技术的发展,对等离子体层的成像解决了这个问题。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,并从其图像中,发现了很多新结构。这个“多纳圈”不仅仅是圆环形结构,还有许多细微的结构特征,比如羽,槽,肩,手指,通道和齿轮状结构。而且这个多纳圈会在地磁变化的时候,呈现出各种不同的形状来。当发生地磁暴的时候,多纳圈很快就被咬了一口,在背对太阳一侧出现缺失,但是地磁恢复到正常水平之后,这个多纳圈缺失的一块又被下面的电离层缓缓填充成最初完整的样子。这个多纳圈作坊就是在地磁变化的时候,不断的重复着吃掉和补齐的工作。 然而,极紫外成像仪只能从上方对其成像,我们还需要从侧面对其成像,看看除了进食和修补之外是否还有其他现象。 后来,日本的月亮女神发射了阿森松岛空,它自己的极紫外望远镜从侧面拍摄了地球的等离子层。 不幸的是,由于在发射过程中造成的巨大影响,相机严重损坏,成像质量受到很大影响。

嫦娥三号极地紫外相机的等离子体层图像

由于嫦娥三号成功软着陆月球表面,极地紫外相机在月球公转的同时在侧视图方向对地球等离子体层进行定点观测 分辨率约为地球半径的0.1倍,时间采样率约为10分钟。 自2013年12月25日以来,已经积累了大量等离子体层侧的观察数据。 月球探测项目地面应用系统负责获取和发布极紫外相机的数据。 嫦娥三号极紫外相机的科研团队经过大量讨论和前期准备,对科学数据进行了初步分析,数据质量得到了国际同行的认可。

除了显示等离子体层应该存在的双卵结构外,我们还利用磁层亚暴期间的数据在等离子体层中发现了三个明显的凸起结构,这相当于圆环在某些部分变胖。 这种凸起结构分别穿过地球的午夜位置,这与三个磁层亚暴的发生时间一致。 与磁暴引起的等离子体层蚀刻不同,起源于地球夜晚的磁层亚暴将导致其局部电位类型在午夜区域迅速扩展 在动态全球核心等离子体层模型模拟后,再现了嫦娥三号极紫外相机的观测现象。 因此,嫦娥三号的观测结果改变了以前认为地磁活动只导致地球等离子层腐蚀的观点。 换句话说,油炸圈饼不仅在地磁活动中被咬得很厉害,而且在某些地方变得更胖。 这项重要的科学成就发表在最新一期的《科学报告》网上。

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