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第4章 日珥

日珥是突出日面边缘的一种太阳活动现象。它们比太阳圆面暗弱得多,在一般情况下被日晕(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。

日珥在日全食时才能看见。太阳的周围镶着一个红色的环圈,上面跳动着鲜红的火舌,这种火舌状物体就叫作“日珥”,因为它看上去像太阳面的“耳环”一样。按运动情况来看,日珥可分为爆发的、宁静的和活动的三大类。宁静日珥变化缓慢,可在日面存在几天甚至几十天。活动日珥总在不停地变化,像喷泉一样从日面喷出很高,又慢慢地落回到日面。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,蔚为壮观。

日珥的形状变化万千,有的像浮云,有的似喷泉,还有圆环、拱桥、火舌、篱笆等形状的。日珥的大小不一,一般说来,长约20万千米,高约3万千米,厚约5000千米。日珥主要存在于日冕中,但下部常与色球相连。日珥有很复杂的精细结构,一般由许多条细长的气流组成,流线上有称为节点的亮块或亮点。

日珥

1842年7月8日在日全食的观测中,留下了最早的明确的日珥观测记录。1860年7月18日日全食时拍摄了日珥的照片。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。此外,还在日珥光谱中发现一条波长为5876埃的黄线,但在当时实验室里从未见过这条谱线,遂把发出这种谱线的物质命名为Helium(氦),此字源于希腊语Helios(太阳),意即太阳元素。到1895年,才在实验室里提炼出氦。从20世纪初期起,天文学家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。

太阳内部的热核反应产生大量的质子、电子、光子与中微子。

中微子天文学是天文学的一个分支。主要研究两方面的问题:其一是已有几十年历史的传统课题,即恒星上可能发生的中微子过程及其对恒星结构和演化的影响;其二源自20世纪80年代以来粒子物理学家怀疑中微于静止质量并不为零,倘若果真如此,它在天文学和宇宙学上将造成哪些后果,例如,宇宙中的暗物质可能有很大一部分就是中微子。著名的“太阳中微子”问题则与上述两个方面均有联系,而至今仍未找到最终答案。理论研究认为,中微子对恒星演化晚期起着重要作用,特别是在超新星爆发和中子星形成过程中作用尤为明显。宁静日珥,在观测时间内似乎是不动的,而活动日珥则老在不停地变化着。它们从太阳表面喷出来,沿着弧形路线,又慢慢地落回到太阳面上。但有的日珥喷得很快、很高,它的物质没有落回日面,而是抛入宇宙空间,高度可达几十万千米。1938年爆发的一个大日珥,顷刻间上升到157万千米的高空,地球的直径不过1.2万千米,可见这个日珥之高。

通过色球镜所拍的照片,可以看到一条条暗黑的条纹,蜿蜒曲折,有粗有细,它们被称为“暗条”。暗条是日珥投影在太阳面上形成的。有些暗条还延伸到日面边缘,和日珥连成一体。

“日珥”是晕的一种,属于复杂的晕。晕,俗称“风圈”,它是伴随着天空的“卷层云”而出现的。这种云距离地面6000米以上,温度在零下20℃左右。空气中水汽凝结成小冰晶,大都呈六角形柱体。当它们在空中排列混乱时,阳光或月光从六角形的一个侧面射入,而又从另一个侧面折射出来,就像透过三棱镜一样,在太阳或月亮周围形成一个彩色的光环。如果冰晶对日、月光线只起反射作用,就形成一个白色的光环。晕的颜色排列与虹相反,内侧呈淡红色,外侧为紫色。晕的种类很多,有的呈环形,称之为“圆晕”;有的呈弧形,称之为“珥”;有的呈光斑形,称为“幻日”或“假日”。有时,天空能同时出现好几个晕,看似有好几个假的太阳。

晕其实是常见的一种光象,可是,复杂的晕就成了壮观景象。有时天空里同时会出现好几个太阳,或者显现着光柱、光十字和水平光环等奇景。由于这种现象罕见,所以令人惊奇,过去迷信的人把它看成是灾祸的预兆,以为将有瘟疫、饥荒和战争来临。

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为什么一定要在日全食的时候才能观测到日珥?

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日珥是色球层上部气体猛烈运动所形成的气体“喷泉”。色球层、日饵、日冕都是太阳外层大气的组成部分,平时在一定的条件下也可以观测到,但在日全食时,这些现象可以看得特别清楚。

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太阳为什么长“耳朵”?

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日珥是突出在太阳边缘外面的发光气团,像太阳突然长出来的朱红色大耳朵。日全食时可以用肉眼观看。日珥的爆发最为壮观,爆发前是一团密密实实的“冷气团”,温度只有7000℃,悬浮在100万℃的日冕中。

2004年3月12日,太阳向日光层喷射出了一个壮观的“爆发日珥”,欧洲航天局与美国国家航空航天局共同研制的太阳与日光层探测器(SOHO)翔实地记录了这一事件。

“爆发日珥”是一团相对冷却的等离子体或离子气体,这里之所以说“相对”冷却,是因为被太阳与日光层探测器携带的远紫外成像望远镜所观测到的等离子体只有大约摄氏8万度,比起太阳外层大气中等离子体的摄氏200万度,实在是要“冷”得多。

观测发现,爆发日珥跨度大约有70万千米,运动速度超过了7.5万千米每小时。这样巨大的爆发日珥常常与日冕质量抛射有关,而且,如果是直接朝向地球的话,两者联合起来能够影响地球的磁气层。不过这次爆发日珥与相关日冕质量抛射指向与地球相反的方向,对地球并无影响。

太阳与日光层探测器(SOHO)是欧洲航天局与美国国家航空航天局的国际合作项目,1995年12月发射升空,它每天都传送回很多惊心动魄的图像,科学家们通过这些图像研究太阳的自然状态和行为。全世界的专家都使用SOHO图像与数据来预测影响地球的“空间天气”事件。