酷炫动图（三十）：天文篇

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本文作者:Topp
                    是时候探索太空了！
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拖走小行星

酷炫动图（三十）：天文篇

原理：这张示意图来自NASA的小行星探测项目（ARM），它演示的是探测器“拖走”小行星的过程：探测器（右侧）先在小行星（左侧）上抓取一块巨石，在探测器飞离小行星后，进入月球轨道前，探测器和巨石的引力（图中以绿色示意）使小行星略微偏离原有的轨道——这被称作“引力牵引”。用这种方法，只要足够有耐心，就可以将可能撞击地球的小行星拖到安全的轨道上去。
ARM项目计划在2021年发射一颗小行星探测卫星，该卫星将在小行星上抓取一块几顿重的巨石，然后飞到月地之间的拉格朗日点，再从地球上使用猎户号飞船派人上去勘探（更多阅读：抓取太空岩石，偏移小行星轨道）。
' j2 A- D" k: @* K7 Y1 ]8 w, m在NASA经费捉襟见肘的今天，这个声势浩大的项目为什么能活得这么滋润呢？主要还是这项目有几个噱头让美国的纳税人觉得还不错：
$ k+ O* H  ~0 @0 K/ Y1.危险小行星的轨道变轨。防止重蹈恐龙的覆辙，没有超人，也要拯救全人类。
( a6 S# l6 k' U2.为载人登陆火星做准备。毕竟这是猎户号飞船和空间发射系统的一次载人实战，通过它，人们离火星种土豆的梦想又近了一步。
, A4 o/ J& _: }5 `0 X9 Q3.小行星矿藏勘探。对，就是EVE等一众科幻作品里的经典情节。美国土豪们表示：公司都已经准备好了，就差小行星了。（更多阅读：去小行星采矿）
录制者：NASA
3 P6 R+ q& ^( \& Q* h磁暴

酷炫动图（三十）：天文篇

原理：图中显示的是2015年3月17日范艾伦探测器在范艾伦辐射带中探测到的一次磁暴。太阳突然将大量物质从日冕中抛出来（日冕物质抛射，CME），由此造成的“冲击波”（行星际激波）在到达地磁场后形成了这次磁暴。
* f% V9 Z! ?; D9 b在图中，围绕着地球的像面包圈一样的东西是范艾伦辐射带，不同颜色代表了不同的粒子密度。这里储存了大量的带电粒子，它们都是地球磁场从太阳风中捕获来的。而高速绕地球旋转的黄色区域就是由范艾伦探测器探测到的磁暴形成的高能电子带，高能电子带时隔五天两次扫过探测器，让我们得以窥视磁暴的秘密。
* X8 y+ }3 e0 F6 m9 m& V虽然地球磁场保护我们免受狂暴的太阳风直接袭击，但是这两个套在地球周围的辐射带也成为了卫星和航天员离开的地球的一道鬼门关。为了给航天员和卫星提供更好的安全支持，NASA于2012年发射的一对卫星（也就是范艾伦探测器），专门用来探测范艾伦辐射带。这次磁暴的记录，也使人们获得了非常珍贵的研究数据。
在研究之外，磁暴对人们的生活也有不少影响，最直接的就是通讯卫星受损，电视、广播、远洋电话会受到影响。在磁暴期间，坐飞机接受的辐射剂量也会明显增加（差不多相当于做一次胸透）。而磁暴对家里蹲们最大的威胁则是断电。1989年的磁暴让加拿大的魁北克省发生9个小时的电力故障，之后进行了11个月的电力管制才恢复正常。
- D0 Q$ k) ~- V' N1995年开始，人类已经有卫星对太阳进行全天候的观测，可以准确的对磁暴进行预警（带电粒子的速度远小于光速），所以我们可以在高能来袭前做好准备。
, t' Y; R' {: \, o( {( K当然，高能粒子和地球磁场、大气的相互作用也为我们带来了绚丽的极光。（更多阅读：为什么极光会有不同的颜色？）

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换个角度，从国际空间站上看看极光。原视频来自：NASA
录制者：NASA
谁在看太阳？

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8 |- l+ v: t$ g! o) |3 ]原理：图中这个模糊的大白球就是太阳，上面的黑点是黑子。这太阳怎么看都算不上拍得好，不过它还真有些来头：这是好奇号火星车的“右眼”（桅杆上的主照相机（MastCam）之一）从火星上拍到的图像。好奇号的“右眼”是一台100mm焦距的相机，图中只是截取了原始照片的一部分，所以分辨率不高。左图只进行了坐标修正，使太阳的北极指向上方，右图则对黑子进行了“高亮”处理，使黑子更加明显。

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图片来自：mars.nasa.gov
拍摄时，火星与地球在太阳的两侧。从地球上看，这颗太阳黑子正好转到太阳背面。而这颗大黑子活动剧烈，并引发了强烈的日冕物质抛射。幸好，抛射的方向并没有正对地球和火星，地球和火星上的卫星都没有受到影响。
当然，要想得知太阳背面有没有会威胁到地球的大黑子，靠好奇号来观测显然是不够的。很多探测器都都会用它们的“眼睛”看着太阳。比如说，我们有日地关系天文台（STEREO），这是2006年发射的两颗太阳探测卫星，运行在太阳轨道上，一颗比地球公转略快（Ahead，简称A），一颗比地球公转略慢（Behind，简称B），这样两颗卫星逐步与地球拉开距离，我们就可以多个角度观测太阳了。2014年10月1日之后，STEREO-B曾一度与地球失联，而在2016年8月16日，我们再次收到了它的信号。

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STEREO两个卫星与地球、太阳的位置关系（?2016年9月7日），图片来自：stereo-ssc.nascom.nasa.gov
& w4 g+ o7 `& h. l( l: ~) J下面这个动图是2016年9月7日的太阳极紫外图像，由地球方向和STEREO-A的观测数据组合而成，STEREO-B目前还没有新的观测数据传回来。极紫外是指波长在10~121nm的紫外线，这个波段包括了氢和铁的多条发射线。研究不同元素、不同能级的谱线，我们就可以了解到太阳表面不同深度的信息。
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图片来自：stereo.gsfc.nasa.gov
录制者：NASA
飞过去了！

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原理：又双叕有小行星从地球旁边过去啦！图中标出的这个移动的小点，就是2016年9月8日刚从地球身边飞过的一颗小行星，名叫2016 RB1。它在9月5日由亚利桑那大学的一台1.5米望远镜发现，直径估计有7~16米，（车里雅宾斯克陨石在进入大气层前直径有18米），飞掠地球时距离地面只有4万公里，相当于地月距离的十分之一，这很可能是未来50年内距离地球最近的小行星了。小行星从南极上空平安飞过，既没有砸到花花草草，也没有影响到在天上飞的通讯和气象卫星。
这些年，我们常常看到小行星飞掠地球的报道，但这并不是因为地球变得危险了，而是人类的观测技术在提升。现在，人类建立起了全球多波段的小行星监测网，对人类有威胁的小行星可以及时发现并预警。
目前，并没有确切记载的陨石砸死人事件（明史上记载了1490年庆阳陨石雨砸死数万人，但是伤亡数字还有待考证）。陨石伤人事件倒是有几起，车里雅宾斯克陨石一次就把受伤人数提升了几个量级。一个人一生中被陨石击中的概率约为70万分之一，与其担心被天外来石砸到，还不如过马路时多留意来往车辆。
" ], @# j8 A- L0 W  q录制者：NASA
罗塞塔的旅程

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+ y* k' R! m# Q0 x原理：经过了10年的飞行，欧空局的罗塞塔号探测器于2014年7月31日到达彗星67P，成为人类第一个环绕彗星飞行的探测器。在过去两年中，人们的注意力更多被它带的小弟——韭菜“菲莱”登陆器——吸引了，不过罗塞塔号也一直任劳任怨地完成着探测工作。动图中显示的就是罗塞塔号的飞行轨迹（注：在这里只显示了2014年8月至12月的部分，完整版视频可以点这里查看）。
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酷炫动图（三十）：天文篇

萌萌的卡通形象让人们爱上了罗塞塔和菲莱兄弟俩。图片来自：ESA
/ Y( n$ J- y9 u! C' B) K% Y罗塞塔飞行时间表：
2014年7月31日飞船开始绘制彗星表面地图，为菲莱着陆器选择合适的地点。        2014年11月12日释放菲莱后，罗塞塔号进行了一系列机动，并进入长期科学观测轨道。        2015年2月和3月，飞船数次飞掠彗星。其中最近的一次引发了“安全模式”，飞船临时远离彗星进行调整。        2015年6月，再次收到了菲莱的信号，在之后的几周里罗塞塔探测器做了一系列机动试图与菲莱建立联系但是没有成功。        2015年8月前后，彗星经过近日点，活动加强，罗塞塔号与彗星保持100KM的距离飞行。飞过近日点后，罗塞塔号飞到1500KM的距离上对彗星向阳一面进行观测，彗星活动减弱以后，探测器再次进入密近轨道。        2016年3月和4月，罗塞塔号对彗星背阴面做了同样的观测并进行了飞掠。        视频结束于2016年8月9日，之后，罗塞塔号将逐步降低轨道高度，最终于9月30日落在彗星67P上。（更多阅读：永别了，“菲莱”！ 以及卖萌无极限的罗塞塔黏土动画）
# i$ d; |2 k3 T4 h1 `录制者：ESA
7 a) U. ~7 Z" f& O  e小小玉兔

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- j. y! I7 }6 P( u4 B原理：嫦娥3号和玉兔月球车不仅仅是国人关注的焦点，NASA也对嫦娥3号和玉兔进行了全程的“跟拍”。上面这张图中标出的小小亮点就是月球勘测轨道飞行器（LRO）记录下的嫦娥（白色箭头）和玉兔（黄色箭头）。这张图来自LRO的窄角相机，虽然玉兔只有1.5米宽，小于该相机的分辨率，但是因为玉兔的太阳能板很亮，还是会在照片中形成两个像素的亮点，同时太阳斜射时产生的巨大的影子也将玉兔的位置和行走的轨迹标识出来。
看不清楚？下面这张是一个放大图。玉兔（黄色箭头）先向南行进了约30米，然后转向西北，最终停在了距离嫦娥3号（蓝色箭头）17米远的地方，在月球表面顺时针走出了一个弧形的轨迹（白色箭头），共走了114米。
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酷炫动图（三十）：天文篇

好吧，也并不算清晰……图片来自：NASA
) X4 y9 ^9 v7 u1 E" J嫦娥3号于2013年12月14日在月面软着陆，次日，玉兔踏上月面。虽然在2014年1月玉兔的行走机构出现问题，之后一直没有移动，但上面的科学仪器一直运行到2016年7月31日，为人们发回了珍贵的月球表面观测资料。到目前为止，在天体物理数据库ADS（The SAO/NASA Astrophysics Data System）中已经有了59篇关于玉兔的文章。随着数据的逐步释放，相信还会有更多科研成果出现。（当然，活跃在微博上的玉兔也格外动人，点这里可以了解这个萌账号背后的故事）
$ T. m- K9 j; ~1 D& O5 _: ?* A* e9 `录制者：NASA