【社刊 14】凝視太陽的雙眼 ── SOHO 和 SDO

作者：劉耕文 / 江秉城
編輯：邱聖凱 / 林彥興

還記得兒時記趣裡，作者說：余憶童稚時，能張目對日。但是這是錯誤示範，如讓太陽直射眼睛，可是會在短時間內造成視力損壞的。不過有兩兄弟已經盯著太陽看了很久，弟弟看了太陽八年，哥哥看了二十幾年，我們今天就要來介紹這兩兄弟，SDO（太陽動力學天文台）和SOHO（太陽和太陽圈探測器）。

SOHO ( 上 ) 與 SDO ( 下 )。圖片來源：NASA
SOHO
SOHO 這個老大哥是 NASA 和 ESA 共同合作的計畫，在 1995 年發射，已經運行了超過二十年。SOHO 剛發射不久，就出了一個中小學生都會犯的錯誤，因為 NASA 使用的是公制單位，ESA 使用的是英制單位，單位換算衝突下，SOHO 就迷失了方向，沒了電源而癱瘓。可怕的是，SOHO 的軌道直徑跟太陽的直徑一樣大，所以當 SOHO 失聯後，沒有人知道它到底飄向何處。所有人都不認為 SOHO 能搶救回來，但 NASA 和 ESA 並沒有放棄它，直到過了三個月後，SOHO 小組終於控制住 SOHO，NASA 和 ESA 看準這時機將它的錯誤修正恢復運轉。

a. 2013 年，ISON 彗星在靠近太陽時被 SOHO 拍攝到的畫面。NASA
b. SDO 觀察到的月球遮掩的日食。NASA
c. SDO 觀察到的地球遮掩的日食，可見因大氣層造成的邊界模糊。NASA

SOHO 的主要目標是日冕，若要觀測日冕勢必要將很亮的太陽光球盤面遮住，所以只要有彗星飛過，都瞞不住它的眼睛。最初的二十年就已經發現了 3000 顆彗星。
SOHO 的運行地點在第一拉格朗日點，這是位於地球和太陽的中間，太陽和地球的引力使太空探測器平衡的位置。SOHO 並不是穩定的在拉格朗日點上，它繞著拉格朗日點運行，且它的軌道盤面約等同於一個太陽直徑的大小。那它為甚麼不直接待在拉格朗日點呢？因為若它在拉格朗日點上，它的訊號會跟太陽的電磁波重疊而被干擾。

SOHO 的運行軌道示意圖。圖片來源：NASA
SDO
相較於 SOHO，SDO 是它的小弟。SDO 屬於 NASA 底下與太陽共存計畫 ( Living With a Star ) 的任務，任務目標是較小且密集的時空尺度，以研究磁場、太陽風、高能粒子與多波段電磁波觀測研究太陽與地球的關係，達到與太陽共存的目標。SDO 已經運行了超過 8 年，主要的任務是研究太陽的大氣層。SDO 相對於比它老十幾歲的 SOHO 有很大的差異，像是 SDO 的解析度為 SOHO 的 4 倍，它的拍照間隔比 SOHO 快了 720 倍。SDO 的成像系統有 10 個波段，每十秒會全部拍攝一次，就在他上太空的首五年，它拍攝的影像便超過了 2 億張。
SDO 完整拍攝了 2012 年的金星凌日，且 SDO 的金星凌日是目前解析度最高的，它能清楚的紀錄太陽與金星的細節，它每秒一張影像的頻率，能清楚的紀錄金星凌日的完整過程，這或許是 SDO 唯一能拍攝到的金星凌日，因為下一次金星凌日是在 2117 年以後的事了。
SDO 的型態屬於同步衛星，軌道約離地 36000 公里。SDO 的軌道選擇雖然避開了地球會擋住它的可能性，但還是有被擋住的時候。2013 / 3 / 2，地球進入了 SDO 和太陽中間，大家期待的日食出現了，不過更令人驚奇的還在後頭，過了不久，太陽又重新出現在 SDO 的視線之內，不過，又有一個黑影擋住了它，這次不是地球，而是月球！這是一個令人興奮的發現，SDO 竟然在同一天看到了了兩次日食。NASA 隨後將兩次日食拿來做比較，如上圖 b. c.，可看出兩次的日食中，月球的黑影有明顯的界線，而地球沒有，這是因為地球有大氣，而月球沒有，地球的大氣使得黑影的界線變得模糊。