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第2章 活跃的太阳日珥

人类早期的观测

太阳与人类的关系最密切,它本身有着数不清的谜,日珥之谜就是其中的一个。发生日全食时,人们可以清楚地看到,在色球层中不时有巨大的气柱腾空而起,像一个个鲜红的火舌,这就是日珥。

1239年,天文学家在观测日全食时就观测到了日珥,并称其为“燃烧洞”;1733年观测日珥时,将其称作“红火焰”;1824年观测日珥时,日珥又被想象成太阳上的山脉。

1842年7月8日日全食的观测留下了最早的、明确的日珥观测记录。1860年7月18日日全食时拍摄下日珥的照片。1868年8月18日日全食时拍到日珥的光谱,确定日珥的主要成分是氢。

人们对曰珥的认识

1868年,法国的让桑和英国的洛基尔分别引进了光谱技术,人们对日珥的外形才有了明确的认识。

日珥是在太阳的色球层上产生的一种非常强烈的太阳活动,是太阳活动的标志之一。日珥的形状变化万千,大小也不尽相同,一般长达20万千米,厚约5000千米,其腾空高度可达几万至几十万千米,甚至百万千米以上。日珥有着复杂的精细结构,一般由许多条细长的气流组成,流线上有称为节点的亮快成亮点。

日珥可分为:宁静日珥、活动日珥和爆发日珥三类。宁静日珥喷发速度达每秒10000多米,能在日面存活几天,甚至几个月之久;而爆发日珥的喷发速度每秒钟可达几百千米,但存在时间极短。

由于日珥腾空高度有时达数百万千米,实际上它已进入日冕层。日冕层的温度极高,甚至可达100万摄氏度以上,日珥的温度也很高,在10000摄氏度左右。它们不仅温度差别悬殊,密度差别也很大,日珥的密度是日冕的几千倍,令人奇怪的是当日珥冲入日冕层时,既不坠落,也不消融,而是和平相处在一起。

日珥的剧烈运动

日珥的运动很复杂,具有许多特征。例如,在日珥不断地向上抛射或落下时,若干个节点的运动轨迹往往是一致的;当日珥离开太阳运动时,速度会不断增加,而这种加速是突发式的,在两次加速之间速度保持不变;在日珥节点突然加速时,亮度也会增加。对于这些现象,目前还没有满意的解释。

活动日珥和爆发日珥的速度可高达每秒几百千米,动力从何而来?日珥运动往往突然加速,甚至宁静日珥会一下子转变为活动日珥,原因是什么呢?这些问题都有待于进一步研究。一般认为,除重力和气体压力外,电磁力是日珥运动的一个重要因素。日珥运动状态的突变可能与磁场的变化有关。

日珥的分布

日珥在太阳南、北两半球不同纬度处都可能出现,但在每一半球都主要集中于两个纬度区域,而以低纬度区为主。低纬区日珥的分布与黑子的分布相似,按11年太阳活动周不断漂移。

在活动周开始时,日珥发生在30度至40度范围内,然后逐渐移向赤道,在活动周结束时所处的纬度平均约为17度。高纬度区的日珥并不漂移,都在45度至50度范围内。

日珥的数目和面积都与11年的太阳活动周有关,随黑子相对数而变化。但变化幅度没有黑子相对数那样大。

日珥的上升高度约几万千米,大的日珥可高于太阳表面几十万千米,一般长约20万千米,个别的可达150万千米。日珥的亮度要比太阳光球层暗弱得多,所以平时不能用肉眼观测到它,只有在日全食时才能直接看到。

日珥是非常奇特的太阳活动现象,其温度在4726摄氏度至7726摄氏度之间,大多数日珥物质升到一定高度后,慢慢地降落到太阳表面上,但也有一些日珥物质漂浮在温度高达199万摄氏度的日冕低层,即不降落,也不瓦解,就像炉火熊熊的炼钢炉内居然有一块不化的冰一样奇怪。而且,日珥物质的密度比日冕高出1000倍至10000倍,两者居然能共存几个月,实在令人费解。

科学家的解释

有科学家解释,太阳磁场具有隔热作用,它包住日珥,使两者无法进行热量交换。但是,人们发现,有些日珥并非是从大气层的低层喷射上去的,而是在日冕高温层中“凝结”出来,而有些日珥还在顷刻间就烧完乃至全无踪影,这种凝结现象和突变现象让人无法解释。

此外,空无一物的日冕怎么会突然出现日珥呢?据计算,全部日冕的物质也不够凝结成几个大日珥的,它们很可能是取自色球的物质。但这些猜测尚未得到证实,所以关于日珥的一切还是个谜。

延伸阅读

日全食时太阳完全被月球遮住,“黑夜”突然来临。

在“黑太阳”周围镶着一个红色的光环,这就是太阳的色球层。天文学家形容太阳色球层像是“燃烧着的草原”,那上面许多细小的火舌就叫作“日珥”。

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