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我国60年来天文事业的长足进步，使我国取得了一大批对人类探索宇宙奥秘具有重要推动作用的科学成果。
随着空间技术不断发展，航天事业已成为国家高科技发展的战略制高点之一。航天事业的发展为天文学提供了新的历史机遇，天文学也为服务国家重大战略需求做出了重要贡献。近年来，通讯卫星导航系统概念创新和工程的阶段性实施以及应用领域的开拓，奠定了天文科技在国家导航重大专项中的地位；探月工程地面应用系统的建设以及运行任务的顺利完成、实时VLBI技术研发并成功应用于探月卫星测定轨系统，以及空间目标与碎片观测研究以及系统建设等成就，体现了天文学在国家重大工程和应用领域不可替代的作用。
去年，“神七”飞行期间，我国航天员进行了首次出舱行走。当时，航天员身着舱外航天服暴露在太空，最怕遭到空间碎片的撞击，否则后果不堪设想。因此，监测和预报空间碎片，就成为太空行走的必要条件。可是，太空环境很容易“变脸”，太空“天气预报”更难以把握。王宜介绍，“空间碎片危害非常大，它比子弹还厉害，所以要搞空间碎片监测。为此，国家天文台建立了小空间碎片数据库，把空间碎片都进行了编目，为航天员出舱行走时机的选择提供了安全保障。”
除了监测空间碎片外，天文学为航空技术服务的领域还有很多。火箭、卫星、飞船的发射、回收条件和运行的轨道，都需要运用天体力学理论来进行设计、计算；飞行中的位置需要用天文方法来观测确定；姿态的保持要按照天体的位置来校正和控制。此外，太阳表面的剧烈活动往往抛射出大量的带电粒子和强紫外线，使地球的磁场和电离层受到严重干扰，以致引起短波无线电通讯中断。因此，必须仔细观测太阳，监视和预测太阳表面的各种活动，确定合适的航天活动时间。
在我国另一项重大空间探索活动———控月工程中，中国科学院的VLBI网也发挥了举足轻重的作用。该网是测轨系统的一个分系统，由北京、上海、昆明和乌鲁木齐的4个望远镜以及位于上海天文台的数据处理中心组成。这样一个网络所构成的望远镜分辨率相当于口径为3000多公里的巨型综合望远镜，测角精度可以达到百分之几角秒，甚至更高。来源:https://www.aiyou168.com/cshi/202501-185.html
嫦娥一号任务中，中科院VLBI测轨分系统从2007年10月27日起，即卫星24小时调相轨道段的第一天，正式实施对嫦娥一号卫星的测量任务，完成了24小时、48小时调相轨道、地月转移轨道段和月球捕获轨道段等大量测量任务。在此次测量任务中，VLBI分系统的各测站和数据处理中心设备工作正常，VLBI测量数据及时传输到北京的航天飞控中心，满足了工程的要求，为嫦娥一号卫星的精确定轨作出了重要贡献，功不可没。
“虽然天文学是基础科学，不过它也可以直接服务于现实需求来源:https://dbssx.com/bkjj/202412-114.html。随着我国天文事业的发展，它必将进一步推动我国经济社会发展，更好地服务于广大人民群众的生产生活。”王宜说。来源:https://488wan.com/bkjj/202412-60.html
奋起直追
业绩骄人
中国科学院院士、天体物理学家陈建生认为，天文学始终是一个国家国力强盛与文明发达程度的象征。
我国天文学曾有过辉煌的过去。我国有世界上最古老、丰富的日食、彗星等天象纪录，有浑仪、简仪等精湛的古天文仪器，有张衡、郭守敬等驰名中外的天文学家。中国古代天文学对世界天文学发展乃至整个人类文明做出了重要贡献来源:https://aiyou168.com/cshi/202501-148.html。
新中国成立以后，百废待兴，中国天文界开始奋起追赶世界先进水平的步伐。尤其是改革开放30年，我国天文事业迎来了发展的黄金时代。“2.16米”光学望远镜在1989年建成，填补了毫米波与VLBI（甚长基线干涉仪）天文的空白。
进入21世纪，中国天文事业取得了骄人的成绩来源:https://488wan.com/zhishi/202412-127.html。LAMOST的建成，是中国望远镜制造史上一件里程碑式的事件，中国掌握了当代望远镜制造的先进技术，并有所创新，建成世界上口径最大、光纤数最多的大视场光谱巡天望远镜。启动了第一个空间天文探测硬X射线调制望远镜（HXMT）。天文研究成果也逐渐被国际天文界重视。与此同时，中国天文队伍建设取得显著成绩，涌现一批优秀中青年人才。
“天文学的发展可不是单纯搞搞理论研究就行，它必须依靠先进的观测设备和观测台站，才能去研究天体的组成、变化。60年来，一座又一座天文台站在全国各地建立，并取得了丰硕的研究成果，这其实是我国天文事业迅速发展的最好证明。”中科院国家天文台研究员王宜说。
国家天文台南京天光所自其前身1958年成立起，40多年来，共为我国天文观测研制了40多种门类齐全的天文仪器，包括恒星物理观测仪器、太阳物理观测仪器、人造卫星观测仪器、天体测量观测仪器、射电天文观测仪器、空间天文观测仪器等。
坐落在云南天文台凤凰山台址内的40米口径射电望远镜，目前与北京密云50米口径天线配合使用，组成了我国唯一的深空（月球）探测器数据接收地面站系统，同时作为VLBI的工作单元之一，在我国实施探月（嫦娥）系列工程中承担着数据接收和测轨观测的任务来源:https://www.488wan.com/cshi/202501-208.html。
我国天文事业何以取得世人瞩目的成就？王宜认为，这与国家多年来对天文事业的重视与支持密不可分。首先，我国对天文学研究的投入在不断加大；其次，近年来我国出台了一系列人才政策，吸引了一大批海外高层次人才，培养了一支优秀的天文人才队伍；再次，天文学科发展的良好机制体制也在逐步形成。
瞄准世界领先水平不懈努力
“我国天文学有悠久而辉煌的历史，但是在现代天文学发展过程中，却和国际上有较大差距。”王宜说，“不过，新中国成立以来，尤其是改革开放30年来，我国的天文事业取得了长足进步，在某些领域已经达到了或超越国际先进水平。”
我国天文学家在暗物质和宇宙大尺度结构领域的一系列工作，使我国现代天文学研究的国际影响达到了前所未有的高度来源:https://aiyou168.com/cshi/202412-136.html。他们发现宇宙电子谱在高能段超过理论预计，这有可能成为人类第一次发现暗物质粒子湮灭的证据；利用数值模拟和观测统计方法揭示了星系和宇宙大尺度结构的形成和演化特性，描述了暗物质晕的物质分布和演化规律；利用引力透镜效应并结合高能X射线等观测资料研究暗物质在宇宙中的分布，揭示了宇宙中最大的引力束缚体星系团内部的物质层次和结构……
为了赶超国际先进水平，我国天文学家充分利用后发优势，另辟蹊径。“亦步亦趋肯定总是要落后的，必须发挥自己的特色。比如怀柔太阳观测基地，虽然它望远镜的口径不是世界最大的，但技术上有特色，别人代替不了，在世界上有较高的知名度。”王宜说。
怀柔太阳观测基地的太阳多通道望远镜，能同时测量太阳不同层次、不同尺度的视频矢量磁场、速度场，以及通过光谱扫描获得光谱线轮廓和Stokes参数轮廓。它是目前世界上最强大的综合功能的太阳望远镜系统之一，观测资料处于世界领先水平。
有了这个“利器”，怀柔太阳观测基地在太阳光球矢量磁场、太阳色球磁场以及太阳磁活动物理过程等方面的研究均处于世界前沿，部分研究处于世界领先水平。他们与美国大熊湖天文台在世界上首先成功地进行了太阳磁场的“日不落”观测，为太阳物理研究领域中的开创性研究课题。
为了探测宇宙第一代天体所发出的“第一缕曙光”，我国在新疆天山深处布设了宇宙第一缕曙光探测阵列望远镜。该设施自2006年夏季开始运行并观测，在国际同类项目的竞争中走在前列。
中科院国家天文台还与阿根廷国立San Juan大学合作，在南美洲建立了一个卫星激光测距站，安装了中国研制的一个望远镜口径为600毫米的高精度卫星激光测距系统。国际激光测距服务（ILRS）认为，该站的观测数据量已位列全球仪器的前5名之内，对国际激光测距系统是非常重要的。
在中国南极第24次科考中，我国天文学家成功地在冰穹A安装了包括CSTAR（中国小型光学望远镜阵）在内的天文观测和台址测量仪器。这项工作的开展，为我国在暗物质、暗能量及系外行星探测等前沿科学领域的研究步入世界先进水平提供难得的契机。
展望未来，我国还将开辟空间天文、南极天文以及参与地面30米光学／红外望远镜国际合作等工作，为我国天文学发展开辟更为广阔的发展前景，让我国天文学研究牢牢地占据国际先进水平的一席之地。
上图为云南天文台的40米口径射电望远镜。它与北京密云50米口径天线配合，组成了我国唯一的深空（月球）探测器数据接收地面站系统，在我国实施探月（嫦娥）系列工程中承担着数据接收和测轨观测的任务。
下图为空间太阳望远镜（SST）示意图，其主要目的是认识太阳活动的特性和本质，实现太阳物理研究的重大突破
一、什么是极光?
极光在地球南北两极附近地区的高空，夜间常会出现灿烂美丽的光辉。它轻盈地飘荡，同时忽暗忽明，发出红的、蓝的、绿的、紫的光芒。这种壮丽动人的景象就叫做极光。在地球南北两极附近地区的高空，夜间常会出现灿烂美丽的光辉。它轻盈地飘荡，同时忽暗忽明，发出红的、蓝的、绿的、紫的光芒。这种壮丽动人的景象就叫做极光。
极光多种多样，五彩缤纷，形状不一，绮丽无比，在自然界中还没有哪种现象能与之媲美。任何彩笔都很难绘出那在严寒的北极空气中嬉戏无常、变幻莫测的炫目之光。
极光有时出现时间极短，犹如节日的焰火在空中闪现一下就消失得无影无踪；有时却可以在苍穹之中辉映几个小时；有时像一条彩带，有时像一团火焰，有时像一张五光十色的巨大银幕；有的色彩纷纭，变幻无穷；有的仅呈银白色，犹如棉絮、白云，凝固不变；有的异常光亮、掩去星月的光辉；有的又十分清淡，恍若一束青丝；有的结构单一，状如一弯弧光，呈现淡绿、微红的色调；有的犹如彩绸或缎带抛向天空，上下飞舞、翻动；有的软如纱巾，随风飘动，呈现出紫色、深红的色彩；有时极光出现在地平线上，犹如晨光曙色；有时极光如山茶吐艳，一片火红；有时极光密聚一起，犹如窗帘慢帐；有时它又射出许多光束，宛如孔雀开屏，蝶翼飞舞。
极光是怎么产生的呢？许多世纪以来，这一直是人们猜测和探索的天象之谜。从前，爱斯基摩人以为那是鬼神引导死者灵魂上天堂的火炬来源:https://aiyou168.com/zhishi/202412-139.html。13世纪时，人们则认为那是格陵兰冰原反射的光。到了17世纪，人们才称它为北极光——北极曙光（在南极所见到的同样的光称为南极光）。
随着科技的进步，极光的奥秘也越来越为我们所知，原来，这美丽的景色是太阳与大气层合作表演出来的作品。在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，有一种能量被称为"太阳风"。太阳风是太阳喷射出的带电粒子，是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流。太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场。地球磁场形如漏斗，尖端对着地球的南北两个磁极，因此太阳发出的带电粒子沿着地磁场这个"漏斗"沉降，进入地球的两极地区。两极的高层大气，受到太阳风的轰击后会发出光芒，形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区形成的叫北极光。
1890年，挪威物理学家柏克兰认为，离地球1.5亿千米的太阳几乎连续不断地向地球放射物质点。而离地球5万千米至6.5万千米以外有一层磁场将地球罩住，当太阳的质点直射这层磁场而被挡住时，它便向地球四周扩散，寻找钻入的空隙，结果约有1％的质点钻入北磁极附近的大气层。每颗太阳质点含有等于1000伏特的电力。它们在100千米外的高空大气层中与原子和多半由氧和氮构成的分子相遇，原子吸收了太阳质点所含的一部分能量时，立即又将这能量释放出来而产生极强的光，氧发出绿色和红色的光，氮则发出紫、蓝和一些深红色的光。这些缤纷的色彩组成了绮丽壮观的极光景象。
目前，许多科学家正在对极光作深入的研究。人们看到的极光，主要是带电粒子流中的电子造成的。而且，极光的颜色和强度也取决于沉降粒子的能量和数量。用一个形象比喻，可以说极光活动就像磁层活动的实况电视画面。沉降粒子为电视机的电子束，地球大气为电视屏幕，地球磁场为电子束导向磁场。科学家从这个天然大电视中得到磁层以及日地空间电磁活动的大量信息。例如，通过极光谱分析可以了解沉降粒子束来源，粒子种类，能量大小，地球磁尾的结构，地球磁场与行星磁场的相互作用，以及太阳扰乱对地球的影响方式与程度等。
极光不但美丽，而且在地球大气层中投下的能量，可以与全世界各国发电厂所产生电容量的总和相比。这种能量常常搅乱无线电和雷达的信号。极光所产生的强力电流，也可以集结在长途电话线或影响微波的传播，使电路中的电流局部或完全“损失”，甚至使电力传输线受到严重干扰，从而使某些地区暂时失去电力供应。怎样利用极光所产生的能量为人类造福，是当今科学界的一项重要使命。
二、我国历史上观测到的极光事件
极光是由太阳带电的粒子碰撞地球的两极的磁场，在天空中发生放电时，所产生的现象。 太阳是一个庞大而炽热的气体球，在它的内部和表面进行着各种化学元素的核反应，产生了强大的带电微粒流，并从太阳发射出来，用极大的速度射向周围的空间。当这种带电微粒流射入地球外围那稀薄的高空大大气层时，就与稀薄气体的分子猛烈地冲击起来，于是产生了发光现象，这就是极光。 夜空这些五颜六色的光在接近北极和南极的高纬度地区比较常见。晴朗的夏夜在远离城市灯光的低纬度地区，有时也可以看到极光。在加拿大和美国交界处每年都有许多夜晚可以看到北极光。北极光或南极光像礼花一样迷人。极光的颜色从浅绿到深红应有尽有，它们有的像彩色纸带，有的像弓，有的像窗帘，有的像炮弹
在地球南北两极附近地区的高空，夜间常会出现灿烂美丽的光辉。有时它像一条彩带，有时它像一团火焰，有时它又像一张五光十色的巨大银幕。它轻盈地飘荡，同时忽暗忽明，发出红的、蓝的、绿的、紫的光芒来源:https://www.488wan.com/cshi/202412-59.html。静寂的极地由于它的出现骤然显得富有生气。这种壮丽动人的景象就叫做极光。
人们知道极光至少己有2000年了，因此极光一直是许多神话的主题。在中世纪早期，不少人相信，极光是骑马奔驰越过天空的勇士。在北极地区，因纽特人认为，极光是神灵为最近死去的人照亮归天之路而创造出来的。随着科技的进步，极光的奥秘也越来越为我们所知，原来，这美丽的景色是太阳与大气层合作表演出来的作品。
产生极光的原因是来自大气外的高能粒子（电子和质子）撞击高层大气中的原子的作用。这种相互作用常发生在地球磁极周围区域。现在所知，作为太阳风的一部分荷电粒子在到达地球附近时，被地球磁场俘获，并使其朝向磁极下落。它们与氧和氮的原子碰撞，击走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发射不同波长的辐射，产生出红、绿或蓝等色的极光特征色彩。在太阳活动盛期，极光有时会延伸到中纬度地带，例如，在美国，南到北纬40度处还曾见过北极光。极光有发光的帷幕状、弧状、带状和射线状等多种形状。发光均匀的弧状极光是最稳定的外形，有时能存留几个小时而看不出明显变化。然而，大多数其他形状的极光通常总是呈现出快速的变化。弧状的和折叠状的极光的下边缘轮廓通常都比上端更明显。极光最后都朝地极方向退去，辉光射线逐渐消失在弥漫的白光天区。造成极光动态变化的机制尚示完全明了。 在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，有一种能量被称为"太阳风"。这是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流，该太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场，磁场使该颗粒流偏向地磁极，从而导致带电颗粒与地球上层大气发生化学反应，形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区同样可看到这一现象，一般称之为北极光。
大多数极光出现在地球上空90---130千米处来源:https://www.dbssx.com/cshi/202501-183.html。但有些极光要高得多。1959年，一次北极光所测得的高度是160千米，宽度超过4800千米。在地平线上的城市灯光和高层建筑可能会妨碍我们看光，所以最佳的极光景象要在乡间空旷地区才能观察得到。在加拿大的丘吉尔城，一年在有300个夜晚能见到极光；而在罗里达州，一年平均只能见到4次左右。我国最北端的漠河，也是观看极光的好地方。
18世纪中叶，瑞典一家地球物理观象台的科学家发现，当该台观测到极光的时候，地面上的罗盘的指针会出现不规则的方向变化，变化范围有1度之多。与此同时，伦敦的地磁台也记录到类似的这种现象。由此他们认为，极光的出现与地磁场的变化有关。原来，极光是太阳风与地球磁场相互作用的结果。太阳风是太阳喷射出的带电粒子，当它吹 到地球上空，会受到地球磁场的作用。地球磁场形如漏斗，尖端对着地球的南北两个磁极，因此太阳发出的带电粒子沿着地磁场这个"漏斗"沉降，进入地球的两极地区。两极的高层大气，受到太阳风的轰击后会发出光芒，形成极光。高层大气是由多种气体组成的，不同元素的气体受轰击后所发出的光的前面色不一样。例如氧被激后发出绿光和红光，氮被激后发出紫色的光，氩激后发出蓝色的光，因而极光就显得绚丽多彩，变幻无穷。
科学家已经了解到，地球磁场并不是对称的。在太阳风的吹动下，它已经变成某种"流线型"。就是说朝向太阳一面的磁力线被大大压缩，相反方向却拉出一条长长的，形似慧尾的地球磁尾。磁尾的长度至少有1，000个地球半径长。由于与日地空间行星际磁场的偶合作用，变形的地球磁场的两极外各形成一个狭窄的、磁场强度很弱的极尖区。因为等离子体具"冻结"磁力线特性，所以，太阳风粒子不能穿越地球磁场，而只能通过极尖区进入地球磁尾来源:https://www.aiyou168.com/cshi/202501-170.html。当太阳活动发生剧烈变化时(如耀斑爆发)，常引起地球磁层亚暴。于是这些带电粒子被加速，并沿磁力线运动。从极区向地球注入，这些带电粒子撞击高层大气中的气体分子和原子，使后者被激发--退激而发光。不同的分子，原子发生不同颜色的光，这些单色光混合在一起，就形成多姿多彩的极光来源:https://488wan.com/zhishi/202412-143.html。事实上，人们看到的极光，主要是带电粒子流中的电子造成的。而且，极光的颜色和强度也取决于沉降粒子的能量和数量。用一个形象比喻，可以说极光活动就像磁层活动的实况电视画面。沉降粒子为电视机的电子束，地球大气为电视屏幕。地球磁场为电子束导向磁场。科学家从这个天然大电视中得到磁层以及日地空间电磁活动的大量信息。例如，通过极光谱分析可以了解沉降粒子束来源，粒子种类，能量大小，地球磁尾的结构，地球磁场与行星磁场的相互作用，以及太阳扰乱对地球的影响方式与程度等.
极光的形成与太阳活动息息相关。逢到太阳活动极大年，可以看到比平常年更为壮观的极光景象。在许多以往看不到极光的纬度较低的地区，也能有幸看到极光。2000年4月6日晚，在欧洲和美洲大陆的北部，出现了极光景象。在地球北半球一般看不到极光的地区，甚至在美国南部的佛罗里达州和德国的中部及南部广大地区也出现了极光。当夜，红、蓝、绿相间的光线布满夜空中，场面极为壮观。虽然这是一件难得一遇的幸事，但在往日平淡的天空突然出现了绚丽的色彩，在许多地区还造成了恐慌。据德国波鸿天文观象台台长卡明斯基说，当夜德国莱茵地区以北的警察局和天文观象台的电话不断，有的人甚至怀疑又发生毒气泄漏事件。这次极光现象被远在160公里高空的观测太阳的宇宙飞行器ACE发现，并发出了预告。在北京时间4月7日凌晨零时三十分，宇宙飞行器ACE发现一股携带着强大带电粒子的太阳风从它旁边掠过，而且该太阳风突然加速，速度从每秒375公里提高到每秒600公里，一小时后，这股太阳风到达地球大气层外缘，为我们显示了难得一见的造化神工。来源:https://aiyou168.com/cshi/202412-112.html
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