中国太阳物理学 --- 骄人的历史 严峻的现实 ...
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历史 ---90 年代 -05 :开花结果• 在太阳物理某些前沿领域,与欧美鼎足而立
– 矢量磁场演化、活动区物理、小尺度磁场– 磁非势性、螺度与活动周、螺度与太阳爆发– 三维磁场、磁拓扑– NLTE 太阳大气辐射转移理论……
• 太阳仪器研制水平跃上新台阶– 双折射滤光器研制成为头号强国,出口– 提出自主研制空间太阳望远镜等重大项目……
• 国际交流频繁– 双边多边会议、知名学者来访、协助培养国外年青学
者、国内年轻学者进入国外顶尖研究机构……
• 在太阳活动观测、研究、预报及应用的坚实基础上,把握国际态势,推动 CME 等热点研究,从而迈入空间天气学这一重大前沿和交叉领域– 延续三期的 973 项目
• 太阳剧烈活动和空间灾害天气• 日地空间灾害性天气的发生、发展和预报研究 • 日地空间天气预报的物理基础与模式研究
– 中国太阳物理起步于应用,在这一方向上回归于应用
太阳射电频谱仪:太阳射电爆发及其精细结构
太阳射电爆发主要包含 I、 II、III和 IV等爆发类型,其辐射频率、源区高度及爆发时间序列的大致情况,如下图所示。
在射电爆发中,尤其 IV连续谱爆发中,还常叠加有诸多射电爆发精细结构,例如尖峰爆发、斑马纹结构、纤维结构、快速准周期脉动结构、花边纹结构、鱼群结构、类手型结构等。下图为三组观测事例。
太阳射电爆发精细结构,反映了射电辐射源区复杂的磁场结构和运动特征、粒子加速过程和传播特征等,能为探索太阳爆发活动的起源和触发机制,乃至发生、发展规律等太阳物理学前沿科学难题,提供非常重要的研究线索。
宇宙学
星系物理
恒星和银河系
太阳物理
行星和行星系统
基础与应用天文
天文技术与方法
总体排名
论文
7
3.8
7
4.8
8
4.4
3
9.1
11
1.1
8
4.9
9
3.57
被引数
9 11 11 6 11 11 11 7
中科院发布的 1998-2009 各分支学科论文和引文情况
数量排名
占国际总数百分比
论文引用的大 H ( mega H )因子大 H 因子的含义是某单位具有文章 H 因子的人数大于或等于这个数。
例如, mega H =10 表示该单位有 10 个人的 H 因子在 10 以上。虽然各种因子都有这样那样的问题,但还是可以反映出一定的学术地位。
资料表明截止到 2008 年 2 月国际上顶尖太阳物理研究机构的 大 H 因子为:
• 美国高山天文台 (HAO) 12• 美国斯坦福太阳组 (Stanford Solar Group) 11• 美国国立太阳天文台 (NSO) 10• 日本国立天文台太阳部 (NAOJ Solar Division) 10• 美国洛 - 马公司太阳和天体物理实验室 (LMSAL) 9• 国家天文台(总部) 9
现在 --- 国际:空间天文开启新纪元
• Hinode ( Solar-B )日出卫星, 2006– 空间分辨率 0.3 ,优于任何现有地基望远镜可获得的矢
量磁场观测分辨率– 偏振光谱诊断术,磁场测量精度优于地基磁场测量– 时间分辨率方面较差(数十分钟 vs数十秒)– 多波段协同观测
• SDO 太阳动力学天文台, 2010
– 全日面矢量磁场,高时间分辨率、适中的空间分辨率、较低的灵敏度(目前尚不如地基的最好设备)
– 资料连续性、稳定性前无古人– 高空间分辨率色球、过渡区、日冕的多波段协同观测、海量数据
现在 --- 中国:空间天文苦等突破• 科学家有远见卓识
– 超前的空间太阳望远镜 SST计划– 与 Hinode 同时提出– 50cm vs 1m– Stokes 光谱仪 vs 两维实时光谱仪, 各擅胜场
• 不佳的国际合作环境、不佳的工业基础– 高风险
• 政治家的魄力?– 早已 SST完成背景型号预研– 仍在苦等立项机会– SMESE 等项目中途夭折
现在 ---地基:米级太阳望远镜时代
• 瑞典 1米太阳望远镜– 工作 10 多年,超高分辨率资料
• 美国 1.6米 NST– 已开始观测,已有重要成果
• 德国 1.5米 GREGOR
– 试观测
• 抚仙湖 1米太阳塔– 十余年前作为 SST 地基配套项目, 2011 年获
得试观测资料
严峻的现实
• 一度把鸡蛋装在了一个篮子里( SST ),忽略了磁场望远镜和太阳塔等设备之后的接力;抚仙湖太阳塔由于是 SST的配套项目,在后者未能立项的情况下,举步维艰
• 文章数量仍在增长、质量大幅提高,但以我为主的优秀论文锐减,逐渐变成一些先进设备的高级打工者– 我们仍在前进,但步伐赶不上国际车轮– 我们仍在闪光,但光辉逐渐被更耀眼的光芒淹没
• 怀柔基地为例– 用多通道望远镜数据产出的 SCI/EI 论文由 06-08 年的 87篇锐减至
09-11 年的 20篇– 从“国际上最好的设备之一”成为“国际地基太阳观测的重要基
地之一”
严峻现实中的闪光点
• 研究方面– 原有优势领域仍继续巩固(就算是打工者,也是值得尊重的打工者 )
– 布局了新的学科增长点(发电机、太阳爆发模型、日震…… )
• 观测方面– 抚仙湖太阳塔,不亚于国际最好台址的观测条件,最大
口径的真空太阳望远镜– 日像仪:宽谱段覆盖、频谱成像最好的射电日像仪– 国台、云台的太阳活动监测纳入到国家空间天气监测预警系统框架下,为现有设备的高质量运行提供了经验
未来 --- 前途是光明的• 学科小,基础不错• 坚持太阳物理全国一盘棋• 清醒认识到了目前的差距• 研究方向清晰定位
– 太阳物理核心科学问题– 天体物理、行星物理等的交叉融合– 空间环境监测预报的国家需求
• 实测设备发展目标明确– 确保现有地基设备高质量运行和有限发展– 集中有限人力、物力做有影响的“大事”– “一天一地”的具有国际领先水平的重点项
目
“一天”• 深空太阳天文台 DSO ( SST 的升级版),引
领作用 (太阳磁场基本结构、空间天气…)– SST 目前仍是同类最先进的在研项目– 通过升空探测计划发射到 L1点后,其科学和应用产出进一步得到增强
• 一箭五星(空间天气)、太阳风暴动态成像(空间天气)、极轨飞行器(太阳活动起源、空间天气)……
• 力争早日实现以我为主的对太阳“近距离、多卫星、全波段、全方位三维立体观测 ”
“一地”• 建设以大口径红外 / 光学望远镜 --- 中国巨型太阳望远
镜 CGST 为核心的世界领先的太阳天文台(高分辨、精确矢量磁场、电场… )
– 8米分辨率、 5米聚光能力– 核心指标和科学目标在相当一段时间内可能未有竞争
– 美国正在建设 4米 ATST ,欧洲正在推动 4米 EST计划
• 并结合大口径日冕仪 ( 日冕磁场 ) ( COMOS -C )等的建设使之成为综合功能的国际化实测太阳物理中心
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