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你還記得今年1月下旬，美國國家科學基金會4米井上太陽望遠鏡發布的第一批圖像嗎？以令人瞠目結舌的細節揭示了太陽，這架望遠鏡是世界上最大的太陽望遠鏡，使研究人員能夠以比以往任何時候更高的解析度放大太陽表面。但是，除了能夠以前所未有的解析度捕捉太陽之外，新望遠鏡的尺寸還有另一個優勢，它還將使科學家能夠捕捉到前所未有的光線。
美國國家大氣研究中心(NCAR)的科學家Roberto Casini說：有兩種方式可以使用像井上太陽望遠鏡這樣的大望遠鏡，可以用望遠鏡直徑所允許的最精細細節來觀察太陽，也可以犧牲一些細節來像使用光子桶一樣使用望遠鏡，而井上太陽望遠鏡給了我們一個非常大的桶。NCAR高海拔天文台(HAO)的科學家們希望，將望遠鏡用作光子桶，將有機會在太陽輻射的可見光光譜中發現新的偏振信號，這些光譜可能太微弱，用以前的較小望遠鏡找不到。
這樣的信號，給科學家提供了關於太陽錯綜複雜磁場運作的關鍵線索，當更多的陽光被捕獲時，這些信號更容易辨認出來。為了尋找這些信號，研究人員設計並建造了井上太陽望遠鏡五台儀器中的一台：可見光譜偏振儀(VISP)。這台用途極其廣泛的儀器，可以觀測太陽輻射可見光光譜範圍內的任何波長，使科學家有極大的靈活性進行探索。同時還將與一個設施軟體包相結合，該軟體包將迅速將VISP收集的數據轉化為科學產品。
從極少數到許多
可見光譜偏振儀的工程靈活性和數據處理能力，將重新引起人們對太陽偏振光能揭示什麼奧秘的關注。NCAR是由國家科學基金會(NSF)贊助，井上太陽望遠鏡由美國國家科學基金會的國家太陽天文台管理。一個多世紀以來，科學家們已經知道，磁場會影響太陽大氣中離子發射或散射的光，從而產生偏振。通過對這些場的偏振特徵進行建模和解釋，科學家可以追蹤太陽磁場的大尺度形狀和結構。
最終，這將幫助研究人員更好地了解太陽噴發以及如何預測它們。這些暴力事件產生的太空天氣有可能擾亂無線電通信、電網和GPS信號，並危及太空人和損壞衛星。但探測和解釋來自太陽的偏振光一直是一個挑戰，部分原因是因為信號通常非常微弱，科學家需要收集大量光子才能將該信號與太陽的未偏振背景區分開來。用於檢測偏振的儀器也造成了這一困難，因為它們可以自己引入偏振。
例如，望遠鏡中用來引導入射光到達探測器的反射鏡也會使入射光偏振。解開來自太陽的偏振信號，並解釋該信號所需的技能是相當專業的。到目前為止，太陽光譜偏振測量一直是一門只有少數人掌握的技術。Visp和井上太陽望遠鏡為了打破這一瓶頸而設計，該儀器可以在最少的人工干預下安裝和運行，它將直接將數據輸入設備軟體，該軟體可以處理信息並將其轉換為可用於科學的產品。
發現新事物的可能
VISP自動化設計還有另一個明顯的優勢，與它的前身不同，它必須手動重新配置才能研究不同波長的光，VISP設置可以很容易地從計算機控制台進行修改，以觀察太陽可見光光譜中的任何波長。對於老式的、勞動密集型的光譜偏振儀，科學家們傾向于堅持使用經過充分測試的波長，這些波長已經被認為對太陽的磁性很敏感。科學家們將能夠使用VISP來研究這些相同的波長，並利用井上太陽望遠鏡的解析度來前所未有地詳細地觀察這種偏振。
但VISP也將給予科學家探索可見光全光譜的許可證，在那裡可能會偶然發現以前從未發現的新偏振信號，這可能會豐富科學家對太陽磁場的理解。使用VISP可能更有可能找到這些以前未被發現的信號，因為除了儀器的自動化靈活性外，還安裝在了一個巨大的望遠鏡下，能夠讓更多的光線進入。新的偏振信號可能比已知信號更微弱，它們的檢測，將需要更大的光子池才能將信號與噪聲隔離。
VISP仍在現場驗收和科學驗證的最後過程中，在此期間，研究人員將證明該儀器正在滿足所有功能的要求，因此它在科學上是可行的，一旦這個過程完成，儀器將開始科學操作。最終，包括VISP在內的所有望遠鏡儀器，都將可供世界各地的研究人員使用。
博科園｜研究/來自：NCAR & UCAR
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