空间超长波太阳射电观测-国家天文台
佘山天文台内容介绍
佘山天文台一、简介佘山天文台位于中国上海市松江区佘山国家森林公园内，是中国最大的城市天文台之一。
成立于1959年，是中国科学院下属的研究机构，也是中国天文学会的成员单位。
佘山天文台拥有先进的天文观测设备和实验室，致力于天文学研究和天体观测。
二、设施与设备佘山天文台拥有一系列先进的天文观测设备和实验室，为天文学研究提供了强大的支持。
以下是主要的设施和设备：1. 大型望远镜佘山天文台拥有多台大型望远镜，包括口径为2.4米的反射望远镜、口径为1.56米的反射望远镜等。
这些望远镜具有高分辨率和灵敏度，可用于观测太阳系内外的天体。
2. 射电望远镜佘山天文台还拥有一座射电望远镜，用于接收和分析来自宇宙的射电信号。
这座射电望远镜具有较高的灵敏度和频率覆盖范围，可用于研究宇宙的射电天文学现象。
3. 实验室佘山天文台设有多个实验室，用于进行天文学研究和数据分析。
实验室配备了先进的计算机系统和数据处理软件，为科研人员提供了良好的工作环境。
三、科研与观测佘山天文台致力于天文学研究和天体观测，开展了许多重要的科研项目和观测任务。
以下是一些代表性的科研和观测项目：1. 太阳系天体观测佘山天文台通过望远镜观测和数据分析，研究太阳系内的行星、卫星、小行星等天体。
这些观测数据对于理解太阳系的形成和演化过程具有重要意义。
2. 恒星与星系观测佘山天文台通过射电望远镜观测和光学望远镜观测，研究恒星的演化和星系的形成。
这些观测数据对于研究宇宙的起源和演化具有重要意义。
3. 射电天文学研究佘山天文台利用射电望远镜进行射电天文学研究，研究宇宙中的射电辐射现象。
这些研究对于理解宇宙的结构和演化具有重要意义。
4. 天体物理学研究佘山天文台还开展了天体物理学研究，研究宇宙中的各种天体物理现象，如超新星爆发、黑洞形成等。
这些研究对于揭示宇宙的奥秘具有重要意义。
四、科普与教育佘山天文台注重科普与教育工作，开展了一系列面向公众和学生的科普活动和教育项目。
日地关系天文台
舞动的日珥
日冕2009年2月，在代号“”的太阳黑子突然爆发时，STEREO双子飞船捕捉到“太阳海啸”瞬间，从而证实 了这种现象的存在。喷发将十亿吨重的气云(即日冕物质抛射物)抛向太空，引发的“海啸”迅速席卷太阳表面。 STEREO从两个垂直位置记录下等离子波，为研究人员提供了太阳海啸前所未有的视角
简要介绍
简要介绍
日地关系天文台是在2006年10月26日世界时0点52分在美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角由德尔塔Ⅱ型火箭发 射的，轨道是椭圆形，远地点到达月球以外。两颗卫星在结构上有细微的差别。运行在地球轨道前方的卫星叫做 STEREO-A，运行在后方的叫做STEREO-B。2007年4月23日，美国宇航局发布了日地关系天文台拍摄的首批太阳三 维图像。
历史成果
太阳核磁爆
日冕
舞动的日珥
日冕
舞动的日珥2010年1月27日，美国宇航局日地关系天文台(STEREO)捕捉到太阳表 面活跃区域上空升起炽热的弧形物质。这种弧形物质是等离子体，是一种由移动的带电粒子(电子和离子)组 成的超热物质，以每小时100万英里(约合161万公里)的速度射向太空。
太阳核磁爆
谢谢观看
日地关系天文台
美国宇航局和约翰·霍普金斯大学联合研制的两颗太阳探测卫星
01 简要介绍
03 历史成果
目录
02 主要仪器
基本信息
日地关系天文台（Solar TErrestrial RElations Observatory，缩写为STEREO）又译日地关联天文台， 是美国宇航局和约翰·霍普金斯大学联合研制的两颗太阳探测卫星，于2006年发射升空，分别位于地球绕太阳公 转的轨道前方和后方，目的是在不同的角度对太阳进行立体观测，拍摄太阳的三维图像。
天文学基础知识
15
紫金山天文台的古观象仪浑仪（左）和简仪（右），明代复制
16
天文学的观测工具
光学望远镜
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18
哈勃太空望远镜
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射电望远镜
20
21
22
空间探测器 Explorer 1-5 ，
1958：1-8
Pioneer 3 & 4 1958:12； 1959:3
23
个人一小步，人类一大步
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１宇宙的概念
狭义(可观测宇宙) ： 指一定时代观测所及的 最大天体系统，即天文 学中的“总星系”。 天文学所称的宇宙，是 广漠空间以及其中存在 的各种天体和各种形态 的物质的总称。
28
universe和cosmos 前者强调的是物质现象的总和，后者强调的是整体 宇宙的结构或构造。 人类认识宇宙是一个无限深化的过程，在某一个具 体的时间断面上，人类只能认识到由有限对象组成 的具体的宇宙。 目前普遍认为：宇宙产生于大爆炸，宇宙是平坦的， 并在做加速膨胀。
43
玫瑰星云和疏散星 团 NGC2244( 玫瑰星 云看起来像玫瑰花， 一百万年前疏散星 团 NGC2244 在 其 间 形成，并使星云明 亮可见)
44
球状星团M3 (NGC5272，在猎犬座)
球状星团的成员星常 达几万甚至上千万颗， 形状比较规则， 分布比较均匀
45
球状星团——杜鹃47， NGC104
68
天文学的发展
第二次飞跃：哥白尼提出宇宙日心体系，形成太阳 系的概念。
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天文学的发展
第三次飞跃：万有引力定律和天体力学的建立。 第四次飞跃：认识到太阳系有其产生到衰亡的演化 史。(星云假说) 第五次飞跃：建立银河系和星系概念。 第六次飞跃：天体物理学兴起。 第七次飞跃：绝对时空观到相对论时空观的革命。
天文学绪论
天文学的观测工具——光学天文望远镜
伽利略望远镜
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
天文学的研究方法
试验
陨星
登月
理论探讨
观测
古代的纯肉眼观测
光学望远镜 射电望远镜 空间探测
肉眼
分光
测光
照相
CCD
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研究人员现在至少已经掌握了与所有这些 问题相关的初步观测资料。
然而其中只有一个问题，即恒星如何演化 有较为完全的答案。
恒星演化理论的发展和观测的证实，是20 世纪天体物理学的伟大成就之一。
埃及：公元前2200yr——2700yr已经繁荣，这时期建金字塔： 南——北非常准确； 用阴阳历：1年=365日
希腊：公元前500——700年已很发达，建立完整的“地心说” 印度：无时间记载，约在公元前2500yr以前。 中国：公元前2400yr有专职天文官，形成于公元前770-220yr。
四大自然学科：医学、农业、天文学、数学。 16世纪前著名的天文学家有：
* 期末考试：书面闭卷笔试, 占学期总成 绩50-60%.
西南交通大学考试管理实施细则
第三十五条 学生因病因事不能参与教学活动需事先向 任课教师书面请假。学生缺课时数累计超过该课程教 学时数1/3以上者，或无故旷课达6学时（迟到两次折合 1学时）以上者，或缺交作业（含实验报告）达1/3以上 者，或未完成教师要求的报告、实验者，不得参加该 课程考核，成绩档案中记录“缺考”。
日冕物质抛射及其伴生的射电辐射观测特征
日冕物质抛射及其伴生的射电辐射观测特征谢瑞祥;汪敏;颜毅华;谭程明【期刊名称】《天文研究与技术－国家天文台台刊》【年(卷),期】2011(008)002【摘要】统计分析了太阳活动周下降段(2003～2005年)发生的76个共生CME 的射电爆发事件.射电爆发资料来自国家天文台和Culgoora的微波和米波频谱仪.在76个事件中有50个快速CME和26个慢速CME.从中发现,快速CME和慢速CME的产率分别随着太阳活动周的降低而下降和上升,这可能说明CME的产率与太阳活动周中日冕磁结构的位形和位置变化有关.同时也发现,射电爆发的类型和寿命有一个变化规律,即随着频率的降低射电爆发的寿命变长,此特征支持了伴生CME 的Ⅱ型爆发统一模型的思想.另外还发现在厘米一分米波范围,CME开始前后,容易发生射电Ⅲ型爆发或快速精细结构.这说明射电辐射的精细结构可能是CME的前兆现象或CME早期发展阶段由于磁重联引发的低日冕小尺度磁扰动的结果.【总页数】7页(P95-99,封2-封3)【作者】谢瑞祥;汪敏;颜毅华;谭程明【作者单位】中国科学院国家天文台云南天文台,云南,昆明,650011;中国科学院国家天文台云南天文台,云南,昆明,650011;中国科学院国家天文台,北京,100012;中国科学院国家天文台,北京,100012【正文语种】中文【中图分类】P182.2+4【相关文献】1.日冕物质抛射的低频射电特征 [J], 温亚媛;汪景琇2.不同速度日冕物质抛射的多波段射电观测特征 [J], 谢瑞祥;龚玲平;施硕彪3.基于射电观测的日冕物质抛射驱动\r激波的统计特征研究 [J], Zhou Kun-Lun;Ding Liu-Guan;Wang Zhi-Wei;Feng Li4.关于脉冲星射电辐射谱致陡的几何效应观测检验 [J], 陈绮惠;陈建玲;王洪光5.脉冲星PSR J1906+0746射电辐射束的观测特征及其启示 [J], 黄文俊;黄秀健;温志刚;王洪光因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
太阳分米波射电快速精细结构的观测分析
关 键 词 ： 太 阳 ；射 电爆 发 ；Ｆ Ｓ Ｆ 中 图 分 类 号 ：Ｐ １２．１ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ —７２ （０ ２ ４ ０９—１ ６ １ ０ １ ５６ ２Ｏ ）０ —０ １ ０
２ Ｆ Ｓ的分 类 Ｆ
本 文介 绍 的 ＦＳ事 件 根据 以 下 的判 据 选 择 ：ａ 辐 射 强 度 大 于 太 阳 辐 射 背 景 水 平 ３ Ｆ ） 倍 的均 方 根误 差 ；ｂ ）寿命 小 于 ｌ；Ｃ ｓ ）是 射 电爆 发 的伴 生 现象 。 ２０ ００年 ９月 至 ２０ ０ １年 ９月 ，共 观 测 到 １８个 射 电爆 发 。通 过 对 这 些 爆 发 的粗 查 ， ５
发现约有 ６ ％的爆 发中存在 Ｆ Ｓ ５ Ｆ ，这与文献 ［１ １］的统计结果基本一致 ，而且其 中大约
３ ％爆 发 有 ２种 或 ２种 以上 的 Ｆ Ｓ ０ Ｆ。
关于不 同类型的射 电 ＦＳ Ｆ 分类 问题 ，目前 国际上 尚无定论 。根据观测特征 ，已经报 导 了十 多种 类 型 ，但 新 的 Ｆ Ｓ形 态 仍 不 断 发 现 ［ 。上 面 提 到 的 ＦＳ并 没 有 完 全 发 生 Ｆ Ｆ
维普资讯
云
南
天
文～８０ ｚ ７ ２ ０ ＭＨ ，９ ５～ｌ５ ＭＨ ， ｌ５ １０ ｚ １０～１２ Ｍ ｚ ３ ５～１０ ＭＨ 。 每 段 先 由 “ 表 面 波 ３５ Ｈ ，１２ ５０ ｚ 声
滤波器组”平均分为 ｌ 个通道 ，每个通道带宽约是 １． Ｈ ，由 Ａ ６ ０９ ｚ Ｍ Ｄ进行时间分辨率为 ２０ ｓ ８ ｓ ０ｍ 和 ｍ 采样 。再 由 “ 相关 谱分析器” 自 ，将 １ ． Ｈ 带 宽的信号 ，平均分 为带 宽 ０９ ｚ Ｍ 约 １４ Ｈ 的 ８ ．Ｍ ｚ 个通道 ，由 Ａ Ｄ进行 ８ ｓ ｍ 采样 。该仪器能 同时进行 圆偏振观 测，其偏振 测量精度在 １％以内 ，整个仪器的动态范围好于 ｌｄ 。 ０ Ｏ Ｂ 该频谱仪所处的分米波和微波交界频带 ，正是射 电精细结构最为丰富的地方 。它所 具有 的很高的频率和时间分辨率 ，对观测研究射 电精细结构有着独特优势 。
第6章 天文望远镜
2001设在智利的欧洲南方天文台研制完成了“超大望 远镜”(VLT) 。
哈勃空间望远镜
哈勃空间望远镜 （Hubble Space Telescope，HST）， 是人类第一座太空望 远镜，总长度超过13 米，质量为11吨多， 运行在地球大气层外 缘离地面约600公里的 轨道上。它大约每100 分钟环绕地球一周。
哈勃望远镜的角分 辨率达到小于0.1秒， 每天可以获取3到5G 字节的数据。
凯克望远镜
Keck I 和Keck II分别在1991年和1996年建成，这是 当前世界上已投入工作的最大口径的光学望远镜。这 两台完全相同的望远镜都放置在夏威夷的莫纳克亚， 将它们放在一起是为了做干涉观测。它们的口径都是 10米，由36块六角镜面拼接组成，每块镜面口径均为 1.8米，而厚度仅为10厘米，通过主动光学支撑系统， 使镜面保持极高的精度。焦面设备有三个：近红外照 相机、高分辨率CCD探测器和高色散光谱仪。它所 能观测到的物体亮度比海尔望远镜所能见到的强4倍。 它具有成本低廉、修补时易移动的优点。"象Keck这 样的大望远镜，可以让我们沿着时间的长河，探寻宇 宙的起源，Keck更是可以让我们看到宇宙最初诞生 的时刻"。
5米直径的海尔望远镜
计算机辅助观测
1960年代起，天文学 家将计算机应用于望 远镜所有的设计、架 构与操作的各个阶段， 促使新一代效能更佳 的望远镜的来临，结 果产生了许多不同模 式的光学系统，适用 于多种不同的任务。
多面反射镜组成单一影像
1977年，设于美国亚历 桑那州霍普金斯山的第 一座多面反射镜望远镜 （MMT）首次运行。该 望远镜一排6片，直径1。 8米的反射镜，可聚集到 相当于直径4.5米单片反 射镜所聚集的光线。
穹苍之上探奥秘——云南天文科技重器侧记
46科学普及云南科技管理2020年第6期穹苍之上探奥秘——云南天文科技重器侧记张恒荣，黄 晴，施启兴（云南省科技厅科技宣传教育中心，云南 昆明 650051）摘 要：云南有得天独厚天文观测地理环境条件，有独占鳌头天文科技基础设施。
建有亚洲最大口径的2.4m通用光学望远镜、拥有中国唯一的高分辨率太阳望远镜——1m新真空太阳望远镜，启动的景东120m脉冲星射电望远镜研制项目是目前世界上口径最大的全可动低频射电望远镜。
天文学家们在云南天文科学研究高起点重大创新平台上取得了一批高水平的创新成果，云南正成为世人瞩目的天文科研中心。
关键词：天文观测 ；科技基础设施；院省合作中图分类号：F 323.3 文献标识码：A 文章编号：1004-1168（2020）06-00046-02收稿日期：2020-11-11作者简介：张恒荣（1963-），男，云南会泽人，编审，主要研究方向为科技传播、期刊出版。
黄 晴（1986-），女，安徽濉溪人 ，助理研究员，主要研究方向科技报道、科学普及。
施启兴（1995-），男，江西赣州人，主要研究方向为科技声像传播。
0 引言秋天的云南景东彝族自治县哀牢山国家级自然保护区，层林叠翠、风景如画；杜鹃湖，湖面似镜，水天一色。
这里是无线电的“净土”……更是世界最大口径全可动脉冲星射电望远镜研制项目建设台址地。
2020年9月29日上午杜鹃湖畔，当象征建设的第一铲土被铲起时，云南景东120m 脉冲星射电望远镜研制重大科技项目正式启动了。
1 科技重器 浩瀚星空奔来眼底在一年前的2019年10月11日，云南省科学技术厅、云南省林业和草原局、中国科学院昆明分院、普洱市人民政府共同主办“申报建设哀牢山-无量山国家公园综合科学考察”启动会在景东县举行。
中国科学院昆明分院、中国科学院昆明植物研究所、中国科学院昆明动物研究所、中国科学院西双版纳热带植物园、中国科学院云南天文台、西南林业大学、云南省林业调查规划院、云南大学、云南省农业科学院、华东师范大学、复旦大学等单位的50余位专家学者聚集于此，在哀牢山-无量山区域开展植物多样性与植被、脊椎动物调查与资源评估、生态系统综合考察、地质综合考察、遥感/地理/气象/水文、天文和无线电环境、社会经济、人文/历史综合考察等8个专题综合科学考察研究。
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(AR field, Dulk & McLean 1978)
2018年9月15日
空间超长波术天文学研讨会，平塘，贵州
(Gary 2004)
天文学可以用来探测宇宙的电磁波谱 必须到空间进行观测！
γ射线 X射线
紫外 可见光 红外线
微波
短波中波
甚低频
不透明
大气层吸收
大气层部分或全部吸收
透明
2018年9月15日
空间超长波术天文学研讨会，平塘，贵州
Solar Activities are driving sources for Space Weather It is desirable to obtain information from Sun to Earth
电子束流 CME
行星际激波
(Image：NASA website)
Ooty IPS 三维重建得到的 日冕物质抛射与太阳风结 构
(Courtesy of Hayashi)
(Courtesy of Manoharan)
2018年9月15日
空间超长波术天文学研讨会，平塘，贵州
frequency distance
e- III型射电暴
100 R
10 R
WIND / WAVES
太阳射电辐射频率
电子振荡频率：
9e0=0(04e2nnee（/mHe)z1）/2
大气不透明度光深等于1 时的自由辐射频率:
0.5neT-3/4L1/2 （Hz）
电子回旋频率：B=eB/me
2.8×106B（Hz）
(VAL model B, Vernazza et al. 1981)
空间超长波太阳射电观测
颜毅华1，2
1中国科学院国家天文台 2中国科学院大学天文与空间科学学院
2018年9月15日
空间超长波术天文学研讨会，平塘，贵州
1. 引言
提纲
1. II型与III型射电爆发
1. 结语
2018年9月15日
空间超长波术天文学研讨会，平塘，贵州
１．引言
日冕物质抛射和耀斑活动及伴随的太阳高能粒子事 件研究是当前太阳物理研究的一个核心科学问题。
地面少量尝试[Cane 1977]
Radioastronomy Explorer I(1968) / II(1973) 近代（主要是针对太阳观测）
– Wind航天器上的WAVES试验 (1994)
– Stereo (2006)
NASA、ESA进行多次空间VLF论证和工程设计
– NASA 90年代初、2000年以来预研 – ESA 90年代中后期、2000年以来预研
通常认为这些剧烈活动是由于太阳磁场的拓扑变化
导致能量的存贮、快速释放、能量转换和加速粒子 所致。
射电爆发是这些太阳剧烈活动的即时反应，射电观 测能够无缝隙地提供太阳扰动在整个日地范围内信
息。因此在无线电波段进行射电观测是研究太阳活 动及其对日地空间环境影响的一个十分重要的手段。
2018年9月15日
2018年9月15日
空间超长波术天文学研讨会，平塘，贵州
太阳射电不同频率对应的空间分布
可见光： 光球
毫米波： 色球层
厘米波: 高色 球 & 低日冕
分米波: 低日冕
米波: 日冕
2018年9月15日
十米波(30MHz)
2MHz
→1R☉
→10 R☉
空间超长波术天文学研讨会，平塘，贵州
~10 KHz →200 R☉,1AU
波长
空间超长波术天文学研讨会，平塘，贵州
电离层吸收
射电频谱
• 日冕物质抛射（CME）、太阳风、行星际激波和高能粒子现象等传播、加速 与演化的主要空间位于太阳表面以上4~5倍太阳半径到200余倍太阳半径之 间的日地空间
• 在这个广阔区域里，由于等离子体十分稀薄，其他探测方式几乎无能为力。 在这个区域中的电磁辐射主要位于从几十kHz到几十MHz之间
– 磁层：极光千米辐射(AKR)
– 干扰：雷电，广播通信
等离子体
– 行星际介质(IPM)
– 星际介质(ISM)
– 月球表面等离子体
2018年9月15日
空间超长波术天文学研讨会，平塘，贵州
国内外研究历史和现状
人类具有探测技术但天文研究基本是空白的唯一波段
– 科学目标和基本方法已经充分论证 – 几十年来一直争取，近年呼声日高的空间天文项目 – 国外尚未计划实施，我们有机会占据领先地位。
(Courtesy of B.L.Tan)
空间超长波术天文学研讨会，平塘，贵州
• 这个频率段在天文领域通常称为甚低频波段（VLF）或超长波
2018年9月15日
空间超长波术天文学研讨会，平塘，贵州
太阳和银河系包括超长波段的射电流量
2018年9月15日
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超长波段观测的制约因素
地球表面和近地
– 电离层吸收和反射：截止频率~30MHz，偶尔到10MHz
耀斑 日冕激波
Several ways available to detect information from Sun to Earth：
Globally:
Locally:
Radio
Spacecraft (in-situ)
Optic in Space (side view)
Interpanetary Scintillations (IPS)
我国进行多次空间超长波论证和工程设计
– 中科院、科工局2000年代初以来预研（Yan et al 2001，etc.）
2018年9月15日
空间超长波术天文学研讨会，平塘，贵州
太阳爆发活动
2018年9月15日
（LASCO / SOHO）
空间超长波术天文学研讨会，平塘，贵州
MHD模拟三维日冕结构
2 R
WIND / WAVES time
2018年9月15日
（WIND / WAVES）
空间超长波术天文学研讨会，平塘，贵州
IV型射电暴与SEP事件
IV相比II、III型射电暴并不常见，IV射电暴的成因存在很 大争议。但它与SEP事件相关度比较高（White 2007ugeret 2004）
2 R
time
2018年9月15日
（WIND / WAVES）
空间超长波术天文学研讨会，平塘，贵州
frequency distance
transient e-
shock front
II型射电暴
B
100 R
10 R
F
H
e-
（Bougeret 2004）