书城自然科学发现之旅:太空百态
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第4章 日珥

游侠引言:

我们在日常生活中经常看到,一些爱美的女士都打上耳洞,戴着漂亮的耳饰,有耳环、耳钉、耳线等等。我们觉得着很寻常。但是如果太阳也有自己的耳环呢。你也许就会奇怪了,太阳怎么会戴耳环呢?那么让我们一起来看一看太阳的"耳环"是什么样的。

正文

一些天文爱好者和天文学家们在观察日全食的时候时,会发现这一现象:太阳周围镶着一个红色的环圈,上面还跳动着鲜红的火舌,好像是太阳圆圆的脸旁戴上了 "耳环"一样,这火舌状物体就叫做日珥。现在你知道太阳的耳环是什么了吧。

日珥是突出日面边缘的一种太阳活动现象。它们的亮度没有太阳圆面那么亮,一般情况下总是被日晕(即地球大气所散射的太阳光)淹没,不能直接看到。因此必须使用太阳分光仪、单色光观测镜等仪器,或者在日全食时才能观测到。

日珥的分类有很多种,根据形态和运动的特征,日珥可以分为若干类型。现在比较流行的是把日珥分成6大类,即活动日珥、黑子日珥、龙卷日珥、宁静日珥。如果按照运动的情况来看,日珥又可以分为爆发型、宁静型和活动型三大类。这三种类型的日珥还可以向下细分成十几类。而且这三种的日珥都各有其特点,宁静日珥的变化非常缓慢,在观察时间内几乎不大变化,可在日面存在几天甚至几十天。而活动日珥老是在不停地变化,它们从太阳表面喷出,然后沿着弧形路线慢慢落回到日面,好像是从日面高高喷出的喷泉一样。有时候日珥喷出的太高了,它没有落回到太阳面,而是抛到了宇宙空间空间。爆发日珥以每秒700多千米的高速,将物质喷发到几十万甚至上百万千米的高空,非常壮观。

我们现实生活中,女士戴的耳环可谓是千变万化,而太阳的耳环--日珥的形状也是变化万千,有的像浮云,有的似喷泉,还有圆环、拱桥、火舌、篱笆等等性状。日珥的也有大有小,一般说来,长约200000千米,高约30000千米,厚约5000千米。

日珥主要在日冕层,但下部常与色球相连。日珥的结构非常复杂又相当精细,它的一般构成物是许多条细长的气流,流线上有称为节点的亮块或亮点。

日珥

观察日珥很有规律的,虽然太阳在南、北半球不同纬度时,都有可能出现日珥。但无论在那个半球都主要集中在两个纬度区,而且以低纬度为主。低纬度地区的日珥和太阳黑子的分布规律相似,都按照11年的太阳活动周期不断漂移。在一开始,日珥一般发生的范围为30°~40°,然后逐渐移向赤道。结束时,所处的纬度平均约是17°。而太阳黑子比这一平均纬度高10°左右。日珥大约要在黑子极大期过去后3年才出现在高纬度,不过能存在到黑子到极小期。在高纬度区的日珥不发生漂移,都在45°~50°之间。

日珥的数量以及面积都和太阳活动周有关,也随黑子相对数而变化。但变化幅度相对黑子来说不大。

日珥其实就是晕的一种,不过比较复杂。晕,俗称"风圈",我们经常在天空中看到它们,一般都伴随着"卷层云"出现。这种云距地面6000米以上,温度在零下20℃左右。所以在空中水汽凝结成呈六角形柱体的小冰晶。它们在空中混乱排列,阳光或月光通过六角形折射,就像透过三棱镜一样,所以在太阳或月亮周围能一个彩色的光环。如果冰晶只起了反射作用,就形成了白色的光环。晕的彩环排列和虹相反。

在发生日全食的时候,用肉眼就能看到日珥。我古代人们从远古时期就已经开始注意观察天象尤其是异常天象。在殷商时期的甲骨文中,我们看到了古人对有关天象的真切记录,不过这些记录往往和预卜人事凶吉等占卜活动联系在一起的,它们涉及日月食、日珥、新星等异常天象。关于日珥最早、最明确的记录是1842年7月8日发生日全食时,观测留下的。在1860年7月18日发生日全食时,拍摄到了同时出现的日珥现象的照片。在1868年8月18日日全食发生时,拍到日珥的光谱,确定了日珥的主要成分是氢。此外,在其光谱中还发现一条波长为5876埃的未知黄线。当时试验室中根本没有见过这种光谱,人们用氦来命名发出这种光谱的物质,意思是太阳元素。后来,人们才在试验室中提炼出具有这种光谱的元素。

爆发日珥

从20世纪初期开始,天文学家就用分光仪等仪器对日珥的光谱、物态、结构、运动、形成、演变等进行了大量的研究。近年来空间探测兴起,在地球大气层外拍得了日珥的紫外线和X射线光谱。此外,还对日珥进行了射电观测。

〔问题在线〕:

日珥是太阳色球层上一种经常性的而且十分美丽壮观的活动现象。只有在发生日全食的时候才能用肉眼看到,但是日全食在平时难得一见,怎么样才能在平时也能观察到日珥呢?

〔专家释疑〕:

在以前人们是只能用肉眼观测和研究,但后来科学家发明了色球望远镜。现在天文学家利用这样的望远镜就可以随时对太阳色球和日珥进行观察和拍照了。日珥十分瑰丽又万千变化,有的像浮云,有的像喷泉,有的像篱笆,还有的似圆环、彩虹、拱桥等等。通过对日珥光谱的分析和研究,已经知道它们的温度大约7000K。

〔探索指南〕:

日珥的物质密度非常高,它甚至比日冕高几千倍甚至上万倍。同是色球层的物质,日冕的温度为100万~200万K,而日珥的温度却大约为7000K。是什么原因让日珥能在如此高温状态下长期存在呢? 它们是怎样产生的?目前,这还是一个尚未解决的问题。有很多天文学家都认为是太阳磁场和日珥磁场的作用,导致了日珥的产生和存在。但是,具体的细节,还需要今后所有科学家进一步的努力。