Proba-3's artificial solar eclipse
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Magnetogram using data from Solar Orbiter's PHI instrument
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Prediction of the August eclipse by Predictive Science
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Total solar eclipse 12 August 2026 – Map of totality in Spain
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Solar eclipse (artist impression)
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Viewing the Sun through eclipse glasses
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2026–2028 solar eclipses crossing Spain (clean version)
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CESAR solar eclipses educational kit (cover image)
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Stages of a total solar eclipse
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Types of solar eclipse
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Photo of total solar eclipse
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ESA 如何模拟与建模 2026 年日全食

内容提要
2026 年 8 月 12 日,欧洲部分地区将迎来日全食,这为研究太阳日冕提供了难得的机会。欧洲空间局(ESA)通过 Proba-3 任务的人造日食技术以及 Solar Orbiter 的多视角观测,结合计算机模型,旨在深入理解太阳活动及其对空间天气的影响。

原文全文译文

2026 年 8 月 12 日,欧洲部分地区将经历一次日全食(total solar eclipse)。随着太阳明亮的圆盘被遮挡,其周围的大气——日冕(corona)——将变得肉眼(naked eye)可见。遗憾的是,日全食非常罕见,且持续时间最多只有几分钟,这使得科学家几乎没有时间研究太阳神秘的光环。

这就是为什么 ESA 开发了能够人工制造日食的任务,也是专家们使用计算机模型(computer model)进行数字模拟的原因。那么我们是如何做到的,为什么这很重要呢?

两天后,月球(Moon)将完全遮挡太阳,覆盖格陵兰岛、冰岛、西班牙和葡萄牙的部分地区,形成一次日全食。在短短两分多钟的时间里,白昼的亮度将转为黄昏,显露出平时因太阳强光而无法看见的日冕。

日冕是空间天气(Space Weather)的起源地:太阳风(solar wind)在这里加速并向太阳系(solar system)流出,日冕物质抛射(coronal mass ejection)也在此产生。空间天气可能会干扰我们的卫星(satellite)网络、通信基础设施、电网以及现代社会所依赖的其他技术。

直到最近,完整的日冕只能在日全食的短暂期间从地球(Earth)上观测到。这些现象在全球不同地点大约每年发生一次,极少数情况下两次,且持续时间最多只有几分钟。

日食是自然“日掩(solar occultation)”的一个例子——即从观测者的角度看,一个物体(在本例中为月球)遮挡了太阳圆盘。为了延长自然日食提供的短暂观测窗口,科学家们发明了人工制造掩食的方法,使用一种称为“日冕仪”的仪器:一种包含遮挡太阳圆盘的望远镜(telescope)。

按需日全食

大多数日冕仪可以可靠地成像日冕的外部,但无法成像它与太阳表面之间的区域。为了填补这一观测空白,ESA 开发并发射了其人造日食制造者 Proba-3,该任务由一对相距 150 米飞行并自主作为单一航天器运行的卫星组成。

掩星航天器(Occulter spacecraft)充当月球的角色,为日冕仪航天器(Coronagraph spacecraft)遮挡太阳,后者随后使用其科学仪器 ASPIICS,一次性捕捉数小时的日冕图像。

比利时皇家天文台(Royal Observatory of Belgium)ASPIICS 仪器首席研究员 Andrei Zhukov 对该任务最近的一次人造日食评论道:“这是 Proba-3 常规运行中的第 62 次日食——这是我们获取日冕图像的任务阶段的一部分。”

“这次日食的独特之处在于,它是在 8 月 12 日即将到来的自然日食前约两周拍摄的。太阳绕其轴线旋转半周需要两周时间,因此如果我们水平镜像该图像,就能预测两天后从地球上看到的自然日食期间日冕的样子。在此期间,整体的大尺度日冕结构通常不会有太大变化。”

点击此处阅读更多关于 Proba-3 为 2026 年日全食所做工作的信息。

观察太阳的另一面

虽然 Proba-3 对日食的模拟是独一无二的,但其他太阳任务也同样重视这次日食。在 8 月 12 日之前的几天里,由 ESA 主导的环日轨道器(Solar Orbiter)任务正在利用其各种遥感(remote sensing)仪器开展一项特殊的观测活动。

全食揭示了日冕中由太阳磁场(magnetic field)塑造的结构。这意味着日食提供了一个难得的机会,来测试计算机模拟(computer simulation)是否准确捕捉到了太阳的磁环境。

“日全食让我们通过将预测与实际观测进行比较,来验证我们的模型是否正确,”ESA 空间天气建模协调员 Jorge Amaya 说。

大多数太阳观测都是在地球附近进行的,只能提供对广阔三维系统的有限视角。幸运的是,环日轨道器遵循着与其它太阳天文台(Observatory)不同的绕日轨道。今天,该航天器正面对着即将转入地球视野的太阳一侧,这让地面观测者有机会决定在日食期间重点关注哪些目标。

特别有用的是环日轨道器的偏振与日震成像仪(PHI)记录的太阳可见表面磁图(磁图)。凭借该航天器独特的有利位置,这些数据为建模者提供了今天太阳磁场更完整的图像。

例如,PHI 正在观测太阳上一个新出现的活动区(active region),这很可能会影响 8 月 12 日日食期间日冕的样子。如果没有环日轨道器,发现这个活动区是不可能的。

“我们在模拟中看到的磁场线就像绒球里的毛发,”Jorge 补充道。“从多个视角观测太阳使我们能够确定它们在三维空间中的方向。这是大幅改进太阳活动如何影响我们技术预测的关键。”

环日轨道器今天的位置让我们得以先睹为快 ESA 的空间天气预报任务 Vigil 将会看到什么。Vigil 计划于 2031 年发射,它将跟随地球,提供太阳侧面的连续、近实时观测(real-time observation)。

“有了 Proba-3 和环日轨道器,我们对我们的恒星(star)有了前所未有的视角,”ESA 这两项任务的项目科学家 Miho Janvier 评论道。“两项任务都在为我们理解太阳做出贡献,从其表面到其厚大气(extended atmosphere)。即将到来的日全食提供了一个机会,来看看这些知识是如何结合在一起的,通过将观测与建模进行比较。”

虚拟全食

ESA 的环日轨道器团队正在向 Predictive Science Inc. 提供其独特的数据,以准确预测即将到来的日全食期间太阳日冕的样子。您可以在 https://eclipse.predsci.com/#current-prediction 查看最新的预测。

与此同时,鲁汶大学(KU Leuven)正在协助 ESA 空间天气(Space Weather)办公室,对我们在 8 月 12 日日全食(total solar eclipse)期间将观测到的景象进行预测:https://sun.esa.int/eclipse/。阅读更多关于 KU Leuven 预测的内容。

日食(solar eclipse)直播

如果您无法亲临现场观看完整的日食,请收看 ESA 于 8 月 12 日 19:30–20:45 CEST 的现场直播。点击此处了解如何观看直播。

重要提示:在没有适当保护的情况下直视太阳可能会导致严重的眼睛损伤。普通的太阳镜不足以安全地观测日食。为了安全地观看日食,请务必使用符合相应安全标准的认证日食眼镜,并在偏食阶段全程佩戴。只有在全食(totality)期间——即月球(Moon)完全遮住太阳时——才可以短暂地不佩戴防护设备进行观测。一旦太阳开始重新出现,必须立即重新戴上日食眼镜。阅读更多关于如何安全观测日食的信息。

分类:航天任务 · 太阳系

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