太陽軌道飛行器捕捉水星從太陽前面經過的驚人畫面 _太陽

這個視頻序列中的黑點是太陽軌道飛行器的極紫外成像儀看到的從太陽前面經過的水星。(Image credit: ESA & NASA/Solar Orbiter/EUI Team)
據美國太空網（By Robert Lea）：太陽軌道器在水星穿過它通常的觀測目標——太陽的表面時對其進行了觀測。2023年1月3日，距離太陽最近的行星水星凌日，為歐洲航天局(ESA)航天器提供了一個增強對太陽觀察的機會。
太陽軌道器上的幾個儀器捕捉到了這次凌日，包括偏振和太陽地震成像儀(PHI)、極紫外成像儀(EUI)和日冕環境光譜成像(SPICE) 。
在PHI圖像中，水星在太陽右下方看起來像一個黑色的圓盤。這個小黑點與恒星頂部可見的黑色黑子截然不同。
太陽軌道器的EUI儀器拍攝了水星穿越太陽表面的電影，而不是靜止圖像。這顆小行星是太陽系中最小的行星，當它被太陽大氣層的特征所包圍時，在它離開圓盤后的鏡頭中尤為明顯。
然而，由于水星凌日，SPICE可能得到了最清晰的太陽圖像。該儀器旨在將來自太陽的光分成不同的顏色，通過這樣做，它可以識別恒星不同層中的原子，因為它們存在于不同的溫度下。
“這不僅僅是看著水星從太陽前面經過，而是從[太陽]大氣層的不同層前面經過，”法國太空物理研究所的空間物理學家、SPICE副項目科學家美穂·揚維爾在一份聲明中說。
對于太陽軌道飛行器來說，水星凌日提供了一個校準儀器的寶貴機會。
“這是一個經過認證的黑色物體，穿過你的視野，”歐空局的太陽軌道器項目科學家丹尼爾·米勒在聲明中說。“這意味著當水星凌日時，儀器在水星圓盤內記錄的任何亮度都必須是由儀器傳輸光的方式引起的，這個量被稱為點擴散函數。”
這些圖像是由歐空局/美國宇航局太陽軌道器的偏振和太陽地震成像儀(PHI)拍攝的，覆蓋了水星輪廓穿越太陽圓盤的30分鐘。

在太陽軌道飛行器的偏振和太陽地震成像儀拍攝的這一系列圖像中，可以看到水星是一個朝著太陽盤底移動的小黑點。(Image credit: ESA & NASA/Solar Orbiter/PHI Team)
點擴散函數知道得越精確，天文學家就能越好地解釋它，并從數據中去除它。這意味著通過研究這次凌日，太陽軌道飛行器數據的質量可以進一步提高。
早在太陽軌道利用水星凌日之前，行星凌日就已經是天文學家的有用工具了。幾個世紀前，早期的天文學家利用行星在太陽前面的經過來估計太陽系的大小。
不同地區的天文觀測者會監測凌日的時間，然后比較這些時間。利用他們記錄的時間上的微小差異，地區之間的距離，以及基本的三角學，原始科學家可以計算出太陽和地球之間的距離。
最近，行星凌日被用于研究更遠的行星，即太陽系外的所謂太陽系外行星或“系外行星”，以及除太陽以外的軌道恒星。
在這些由太陽軌道飛行器的SPICE儀器拍攝的視頻序列中，水星在太陽盤面上快速移動。

在這些由太陽軌道飛行器的SPICE儀器捕捉到的視頻序列中，水星以極快的速度穿過太陽圓盤的底部。(Image credit: ESA & NASA/Solar Orbiter/SPICE Team)
通過尋找這些恒星光線的微小下降，系外行星獵人可以推斷出一顆行星的經過。通過觀察這些下降的重復，現代科學家可以估計該行星的軌道周期及其大小。
這項技術被稱為系外行星探測的凌日方法，在發現所謂的“熱木星”時變得特別有用，熱木星是指距離恒星非常近的大質量行星，它們在幾天內就可以繞恒星運行。
當太陽軌道飛行器在2023年4月下一次近距離掠過太陽時，它將使用它改進的視力，而在6月，隨著歐空局/美國航天局的聯合任務再次飛過水星，歐空局將更好地觀察水星。
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水星在圖像的右下象限看起來是一個黑色的圓圈。它明顯不同于在太陽盤面更高處可以看到的太陽黑子。Credit: ESA & NASA/Solar Orbiter/PHI Team
據美國物理學家組織網（by European Space Agency）：今年對太陽軌道飛行器來說是一個很好的成像機會，也是一個進一步提高數據質量的機會。2023年1月3日，內行星水星穿過飛船的視野，導致了一次凌日，水星看起來像一個完美的黑色圓圈在太陽表面移動。
歐空局/美國國家航空和宇宙航行局太陽軌道器的一些儀器捕捉到了這次凌日。在偏振和太陽地震成像儀(PHI)的圖像中，水星在圖像的右下象限被視為一個黑色的圓圈。它明顯不同于在太陽盤面更高處可以看到的太陽黑子。
極紫外成像儀(EUI)拍攝了一部該行星進程的電影。特別是，它顯示了水星剛剛離開圓盤，并在太陽大氣中的氣體結構前形成剪影。
日冕環境光譜成像(SPICE)儀器將來自太陽的光分成其組成顏色，以分離來自太陽低層大氣中不同原子的光。選擇這些原子來揭示太陽大氣層中不同的層次，它們存在于不同的溫度下。氖的溫度是630 ， 000 K，碳的溫度是30 ， 000 K ，氫的溫度是10 ， 000 K，氧的溫度是320，000 K 。
“這不僅僅是看著水星從太陽前面經過，而是看著它從大氣層的不同層前面經過，”法國太空物理研究所的美穂·揚維爾說，他是目前借調到歐空局的SPICE項目副科學家。
天文學家已經將行星凌日用于許多目的。在過去的幾個世紀里，它們被用來計算我們太陽系的大小。相距甚遠的觀測者將記錄凌日時間，然后比較結果。因為他們是從不同的地方觀察，事件的精確時間會略有不同。知道了觀察者之間的距離，就可以讓他們用三角學來計算到太陽的距離。
最近，凌日已經成為尋找其他恒星周圍行星的最成功的方法。當行星穿過恒星表面時，明亮的表面被行星的輪廓覆蓋，因此亮度下降了一點點。這種有規律的重復發生使得行星的大小和軌道可以被計算出來。
歐空局在當前的奇阿普斯飛行任務中使用凌日法研究系外行星(表征系外行星衛星) 。在不久的將來，行星凌日和恒星振蕩(PLATO)任務將利用凌日在多達100萬顆恒星的可居住區中尋找地球大小的行星。2029年，歐空局的大氣遙感紅外系外行星大巡天(Ariel)將利用凌日研究大約1000顆已知系外行星的大氣。
對于太陽軌道飛行器來說，這次特別的凌日為校準儀器提供了寶貴的機會。“這是一個經過認證的黑色物體，穿過你的視野，”歐空局太陽軌道器項目科學家丹尼爾·米勒說。因此，該儀器在水星盤內記錄的任何亮度都必須由該儀器傳輸光線的方式引起，這被稱為點擴散函數。越了解這一點，就越能更好地消除它。因此，通過研究這一事件，太陽軌道飛行器數據的質量可以進一步提高。
為了近距離觀察水星，歐空局已經發射了BepiColombo任務。它將在2023年6月對這顆行星進行下一次近距離飛越。與此同時，太陽軌道飛行器將在四月下一次近距離掠過太陽。