色球上的火舌——日珥

2020-11-22 新華網客戶端

相信不少人都曾親眼見過日全食的壯麗景象:當太陽完全被月球遮住後,短暫的「黑夜」來臨,就在此時,我們會發現「黑太陽」的周圍會出現一個紅色的光環,這就是太陽的色球層。天文學家形容太陽色球層像是「燃燒著的草原」,或者說它是「火的海洋」。色球層上有許多細小的火舌在不停地跳動著,不時地還有一束束火柱高高竄起,這些竄起的火柱就叫做「日珥」。

無論是色球還是日珥,在平時都不會直接被我們的肉眼所看到,因為它們比太陽的圓面暗弱得多,在一般情況下被日暈即地球當中一些大氣所散射的太陽光所淹沒。因此,必須使用太陽分光儀、單色光觀測鏡等儀器,或者在有日全食時才能夠觀測得到。當日珥出現時,由於大氣層當中的色球酷似燃燒著的草原,玫瑰紅色的舌狀氣體如烈火升騰,形狀千姿百態。而整體上看來,它們的形狀恰似貼附在太陽邊緣的耳環,由此得名日珥。

出現日珥的色球,其實是一個充滿磁場的等離子體層,在局部等離子體動能密度和磁能密度可相比擬時,人們能經常觀測到等離子體和磁場之間複雜的相互作用。由於磁場的不穩定性,常常會爆發劇烈的耀斑以及與耀斑共生的爆發日珥、衝浪、噴焰等許多動力學現象。耀斑爆發時,還伴隨大量的遠紫外輻射和X射線輻射以及高能粒子流。這些輻射對日地空間和地球高層大氣影響很大。此外,色球、日冕等離子體和可變磁場以及由不穩定性引起的衝擊波之間進行相互作用,會產生大量不同頻率的射電輻射,為色球、日冕物理性質和爆發現象的研究提供重要信息。

日珥的突然爆發很壯觀,因為它在爆發之前是一個密密實實的冷氣團,溫度也只有7000攝氏度,懸浮在100萬攝氏度的日冕當中。這導致日珥在大小、形狀和一些運動等方面的差別都很大。日珥可以分為活動日珥和寧靜日珥兩種主要類型。活動日珥的快速噴發會持續幾分鐘至幾小時。活動日珥和黑子群有關,而且同一黑子群,在數量和活動上都同一些太陽活動周期緊密相關。寧靜日珥噴發平緩,減退得更慢,同時還可延續幾個月。按運動情況來看,日珥可分為爆發型、寧靜型和活動型三大類,細分可分為十幾類。寧靜日珥在觀測時間內似乎是不動的,而活動日珥總在不停地變化著。它們從太陽表面噴出來,沿著弧形路線,又慢慢地落回到太陽表面上。但有的日珥噴得很快、很高,沒有落回日面,而是拋射入宇宙空間了。其中,爆發日珥的高度可以達到幾十萬千米。

1938年爆發的一個最大日珥,爆發頃刻間上升到157萬千米的高空,而地球的直徑不過1.3萬千米。2012年,美國宇航局的太陽動態觀測衛星拍攝到一段視頻,視頻中太陽表面噴射出巨型日珥,長度達50萬英裡(約合80萬公裡),酷似一段巨大的弧形物盤踞在太陽表面。

值得注意的是,日珥和色球只能在日全食時看到,而在日環食時是看不到的。從這一方面看,日環食觀測的科研價值不如日全食,也沒有日全食那樣晝夜突變的景觀。環食發生時,天空依然明亮如故,既不會星辰驟現,也看不到貝利珠和日冕、日珥的蹤影。

本作品為「科普中國-科學原理一點通」原創,轉載時務請註明出處。

作者: 吳海燕   [責任編輯: 李浩]

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