กล้องโทรทัศน์สุริยะ

กล้องโทรทัศน์สุริยะหรือหอดูดาวสุริยะ คือ กล้องโทรทัศน์เฉพาะทางที่ใช้ในการสังเกตดวงอาทิตย์ กล้องโทรทัศน์สุริยะมักตรวจจับแสงที่มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง สเปกตรัมที่มองเห็นได้หรืออยู่ไม่ไกลจากช่วงนั้นชื่อเรียกกล้องโทรทัศน์สุริยะในอดีต ได้แก่เฮลิโอกราฟและโฟโตเฮลิโอกราฟ

มืออาชีพ

กล้องโทรทัศน์สุริยะต้องการเลนส์ที่มีขนาดใหญ่พอที่จะบรรลุขีดจำกัดการเลี้ยวเบน ที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่ไม่จำเป็นต้องมีขนาดใหญ่มากนักสำหรับกำลังการรวบรวมแสงที่เกี่ยวข้องของกล้องโทรทัศน์ดาราศาสตร์อื่นๆ อย่างไรก็ตาม เมื่อไม่นานมานี้ฟิลเตอร์ ที่แคบกว่า และอัตราเฟรมที่สูงขึ้นได้ผลักดันให้กล้องโทรทัศน์สุริยะทำงานโดยปราศจากโฟตอน^{[ 1 ]}ทั้งกล้องโทรทัศน์สุริยะ Daniel K. Inouyeและกล้องโทรทัศน์สุริยะยุโรป (EST) ที่เสนอ มีช่องรับแสงขนาดใหญ่ขึ้น ไม่เพียงแต่เพื่อเพิ่มความละเอียด แต่ยังเพื่อเพิ่มกำลังการรวบรวมแสงอีกด้วย

เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์สุริยะทำงานในเวลากลางวันสภาพการมองเห็นจึงมักแย่กว่ากล้องโทรทรรศน์ที่ใช้ในเวลากลางคืน เพราะพื้นดินรอบๆ กล้องโทรทรรศน์ร้อนขึ้น ทำให้เกิดการปั่นป่วนและลดความละเอียด เพื่อบรรเทาปัญหานี้ กล้องโทรทรรศน์สุริยะจึงมักสร้างอยู่บนหอคอยและทาสีขาวกล้องโทรทรรศน์แบบเปิดของเนเธอร์แลนด์สร้างขึ้นบนโครงสร้างแบบเปิดเพื่อให้ลมพัดผ่านโครงสร้างทั้งหมดและช่วยระบายความร้อนรอบๆ กระจกหลักของกล้องโทรทรรศน์

ปัญหาเฉพาะของกล้องโทรทรรศน์สุริยะอีกประการหนึ่งคือความร้อนที่เกิดจากแสงอาทิตย์ที่โฟกัสอย่างแน่นหนา ด้วยเหตุนี้ตัวกั้นความร้อนจึงเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบกล้องโทรทรรศน์สุริยะ สำหรับกล้องโทรทรรศน์สุริยะ Daniel K. Inouyeภาระความร้อนอยู่ที่ 2.5 MW/m² ^โดยมีกำลังสูงสุด 11.4 kW ^{[ 2 ]}เป้าหมายของตัวกั้นความร้อนดังกล่าวไม่เพียงแต่จะทนต่อภาระความร้อนนี้ได้เท่านั้น แต่ยังต้องรักษาอุณหภูมิให้เย็นพอที่จะไม่ก่อให้เกิดความปั่นป่วนเพิ่มเติมภายในโดมของกล้องโทรทรรศน์อีกด้วย

หอดูดาวสุริยะระดับมืออาชีพอาจมีองค์ประกอบทางแสงหลักที่มี ความยาวโฟกัสยาวมาก(แม้จะไม่เสมอไป เช่นกล้องโทรทรรศน์แบบเปิดของเนเธอร์แลนด์ ) และเส้นทางแสงทำงานในสุญญากาศหรือฮีเลียมเพื่อกำจัดการเคลื่อนที่ของอากาศเนื่องจากการพาความ ร้อน ภายในกล้องโทรทรรศน์ อย่างไรก็ตาม วิธีนี้เป็นไปไม่ได้สำหรับขนาดรูรับแสงที่ใหญ่กว่า 1 เมตร เนื่องจากความแตกต่างของความดันที่หน้าต่างทางเข้าของท่อสุญญากาศจะมากเกินไป ดังนั้นกล้องโทรทรรศน์สุริยะ Daniel K. InouyeและESTจึงมีการระบายความร้อนแบบแอคทีฟที่โดมเพื่อลดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างอากาศภายในและภายนอกกล้องโทรทรรศน์ให้เหลือน้อยที่สุด

เนื่องจากดวงอาทิตย์โคจรผ่านท้องฟ้าในระยะทางแคบ กล้องโทรทัศน์สุริยะบางชนิดจึงถูกติดตั้งอยู่กับที่ (และบางครั้งก็ถูกฝังอยู่ใต้ดิน) โดยส่วนที่เคลื่อนที่ได้เพียงอย่างเดียวคือเฮลิโอสแตทสำหรับติดตามดวงอาทิตย์ ตัวอย่างหนึ่งของกล้องโทรทัศน์ประเภทนี้คือกล้อง โทรทัศน์สุริยะ McMath-Pierce

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกที่สุด จึงมีโอกาสพิเศษในการศึกษาฟิสิกส์ของดาวฤกษ์ด้วยความละเอียดสูง จนกระทั่งถึงช่วงทศวรรษ 1990 ^{[ 3 ]}ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์เพียงดวงเดียวที่มีพื้นผิวที่สามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจน หัวข้อทั่วไปที่นักดาราศาสตร์ดวงอาทิตย์สนใจ ได้แก่ วัฏจักรสุริยะที่มีคาบ 11 ปี (เช่นวัฏจักรสุริยะ ) จุด บนดวงอาทิตย์ กิจกรรมของ สนามแม่เหล็ก (ดูไดนาโมสุริยะ ) เปลว สุริยะ การปลดปล่อยมวลโคโรนาการหมุนที่แตกต่างกันและฟิสิกส์ พลาสมา

การสังเกตประเภทอื่นๆ

หอดูดาวสุริยะส่วนใหญ่สังเกตการณ์ด้วยแสงในช่วงคลื่นที่มองเห็นได้ รังสีอัลตราไวโอเลต และอินฟราเรดใกล้ แต่ก็สามารถสังเกตปรากฏการณ์สุริยะอื่นๆ ได้เช่นกัน แม้ว่าจะไม่สามารถมองเห็นได้จากพื้นผิวโลกเนื่องจากการดูดกลืนของชั้นบรรยากาศ:

ดาราศาสตร์รังสีเอกซ์จากดวงอาทิตย์ การสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์ด้วยรังสีเอกซ์
ระบบกล้องโทรทรรศน์สุริยะแบบหลายสเปกตรัม ( MSSTA ) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ส่งขึ้นสู่อวกาศพร้อมกล้องโทรทรรศน์รังสีอัลตราไวโอเลตในทศวรรษ 1990
ศูนย์ดาราศาสตร์เลออนซิโตดำเนินการกล้องโทรทัศน์สุริยะที่มีความยาวคลื่นระดับซับมิลลิเมตร
เครือ ข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุพลังงานแสงอาทิตย์ (RSTN) เป็นเครือข่ายหอดูดาวพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดูแลและดำเนินการโดยหน่วยงานสภาพอากาศของกองทัพอากาศสหรัฐฯ
กล้องโทรทัศน์สุริยะแอ็กซิออนของ CERN (CAST) ค้นหา แอ็ก ซิออน จากดวงอาทิตย์ ในช่วงต้นทศวรรษ 2000

มือสมัครเล่น

แผนภาพแสดงเครื่องมือ*Herschel Wedge*และวิธีการสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์อื่นๆ

ในสาขาดาราศาสตร์สมัครเล่นมีวิธีการมากมายที่ใช้ในการสังเกตดวงอาทิตย์ นักดาราศาสตร์สมัครเล่นใช้อุปกรณ์ตั้งแต่ระบบง่ายๆ ในการฉายภาพดวงอาทิตย์ลงบนกระดาษสีขาวตัว กรองแสง ลิ่มเฮอร์เชลซึ่งเบี่ยงเบนแสงและความร้อน 95% ออกจากเลนส์ใกล้ตา^{[ 4 ]}ไปจนถึง ระบบกรองไฮโดรเจน-อัลฟา และแม้แต่ สเปกโตร เฮลิโอ สโคป ที่สร้างเอง ในทางตรงกันข้ามกับกล้องโทรทรรศน์ระดับมืออาชีพ กล้องโทรทรรศน์สุริยะสำหรับนักดาราศาสตร์สมัครเล่นมักจะมีขนาดเล็กกว่ามาก

ด้วยกล้องโทรทรรศน์แบบทั่วไป จะใช้ตัวกรองที่มืดมากที่ช่องเปิดของท่อหลักเพื่อลดแสงจากดวงอาทิตย์ให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ เนื่องจากมีการสังเกตสเปกตรัมทั้งหมดที่มีอยู่ จึงเรียกว่าการดูแบบ "แสงขาว" และตัวกรองที่ช่องเปิดเรียกว่า "ตัวกรองแสงขาว" ปัญหาคือแม้จะลดลงแล้ว สเปกตรัมแสงขาวทั้งหมดก็มีแนวโน้มที่จะบดบังคุณลักษณะเฉพาะหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของดวงอาทิตย์ เช่น โปรมิเนนซ์และรายละเอียดของโครโมสเฟียร์ กล้องโทรทรรศน์สุริยะแบบพิเศษช่วยให้สามารถสังเกตการปล่อย H-alpha ได้อย่างชัดเจนโดยใช้ตัวกรองแบนด์วิดท์ที่ใช้เอทาลอน Fabry- Perot ^{[ 5 ]}

หอคอยพลังงานแสงอาทิตย์

หอ สังเกตการณ์ พลังงานแสงอาทิตย์เป็นโครงสร้างที่ใช้รองรับอุปกรณ์สำหรับการศึกษาดวงอาทิตย์ และโดยทั่วไปจะเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบกล้องโทรทรรศน์พลังงานแสงอาทิตย์ หอสังเกตการณ์พลังงานแสงอาทิตย์เรียกอีกอย่างว่ากล้องโทรทรรศน์แบบหอสุญญากาศ หอสังเกตการณ์พลังงานแสงอาทิตย์ใช้เพื่อยกอุปกรณ์สังเกตการณ์ให้สูงขึ้นเหนือความปั่นป่วนของบรรยากาศที่เกิดจากความร้อนของดวงอาทิตย์ที่แผ่ไปยังพื้นดินและการแผ่รังสีความร้อนสู่บรรยากาศ หอสังเกตการณ์แบบดั้งเดิมไม่จำเป็นต้องตั้งอยู่สูงเหนือระดับพื้นดินมากนัก เนื่องจากส่วนใหญ่ทำการสังเกตการณ์ในเวลากลางคืน ซึ่งการแผ่รังสีจากพื้นดินอยู่ในระดับต่ำที่สุด

หอดูดาวสุริยะสโนว์แบบแนวนอนถูกสร้างขึ้นบนภูเขาวิลสันในปี 1904 ไม่นานก็พบว่ารังสีความร้อนรบกวนการสังเกตการณ์ เกือบจะทันทีที่หอดูดาวสโนว์เปิดทำการ แผนการสร้างหอคอยสูง 60 ฟุต (18 เมตร) ก็เริ่มต้นขึ้น ซึ่งเปิดทำการในปี 1908 ตามมาด้วยหอคอยสูง 150 ฟุต (46 เมตร) ในปี 1912 ปัจจุบันหอคอยสูง 60 ฟุตใช้สำหรับการศึกษาด้านแผ่นดินไหวของ ดวงอาทิตย์ ในขณะที่หอคอยสูง 150 ฟุตใช้งานอยู่ในโครงการวัฏจักรสุริยะของ UCLA

นอกจากนี้ คำนี้ยังถูกนำมาใช้เพื่ออ้างถึงโครงสร้างอื่นๆ ที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการทดลอง เช่น โครงการทดลองปรากฏการณ์เชเรนคอฟในบรรยากาศด้วยหอพลังงานแสงอาทิตย์ ( STACEE ) ซึ่งใช้ในการศึกษาการแผ่รังสีเชเรนคอฟและหอพลังงานแสงอาทิตย์ของสถาบันไวซ์มัน น์

กล้องโทรทัศน์สุริยะอื่นๆ ที่มีหอคอยสำหรับสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์ ได้แก่กล้องโทรทัศน์สุริยะริชาร์ด บี. ดันน์ (Richard B. Dunn Solar Telescope) , หอดูดาวสุริยะเมอดอน (Solar Observatory Tower Meudon)และอื่นๆ

ภารกิจด้านฟิสิกส์ดวงอาทิตย์ที่คัดเลือก

ภารกิจ Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) เปิดตัวในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2549 ยานอวกาศที่เหมือนกันสองลำถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรที่ทำให้พวกมัน (ตามลำดับ) เคลื่อนไปข้างหน้าและค่อยๆ เคลื่อนไปข้างหลังโลก ซึ่งทำให้สามารถ ถ่ายภาพ สามมิติของดวงอาทิตย์และปรากฏการณ์ทางสุริยะ เช่น การปล่อยมวลโคโรนา^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}
หอดูดาว Solar Dynamicsถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศในปี 2010 และเฝ้าติดตามดวงอาทิตย์จากวงโคจรแบบจีโอซิงโครนัสรอบโลก^{[ 8 ]}
ยานสำรวจสุริยะพาร์เกอร์ (Parker Solar Probe)ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศในปี 2018 ด้วย จรวด Delta IV Heavyและจะเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดเมื่อ...0.046 AUในปี 2025 ทำให้เป็นดาวเทียมที่มนุษย์สร้างขึ้นที่โคจรใกล้ที่สุดในฐานะยานอวกาศลำแรกที่บินต่ำเข้าไปในโคโรนาของดวงอาทิตย์^{[ 9 ]}
ภารกิจ Solar Orbiter (SolO) ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศในปี 2020 และจะเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด (จุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด)0.28 AUทำให้เป็นดาวเทียมที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดที่มีกล้องหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์^{[ 10 ]}
CubeSat สำหรับอนุภาคพลังงานแสงอาทิตย์ (CuSP) ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศพร้อมกับArtemis 1เมื่อวันที่ 16 พฤศจิกายน 2022 เพื่อศึกษาอนุภาคและสนามแม่เหล็ก^{[ 11 ]}^{[ 12 ]}
องค์การวิจัยอวกาศแห่งอินเดียได้ปล่อยยานอวกาศลำหนึ่งขึ้นสู่อวกาศดาวเทียมขนาด 100 กิโลกรัม ชื่อ Aditya-L1เมื่อวันที่ 2 กันยายน พ.ศ. 2566 ^{[ 13 ]}เครื่องมือหลักของมันคือโคโรนากราฟสำหรับศึกษาพลวัตของโคโรนาของดวงอาทิตย์^{[ 14 ]}