冕洞,天文学名词。太阳
日冕不是均匀的,存在着一些电磁辐射弱、温度和密度比周围小得多的特殊区域,该区域叫做冕洞。
介绍
太阳表面神秘黑域不断增大,这个巨大的黑域被称为冕洞,可以装下五十个地球。然而近日,科学家发现冕洞在不断扩大,冕洞的不断变大真的会给地球带来厄运吗?
随着日冕磁场延伸至宇宙空间,科学家观测到冕洞在不断扩大。但是不要震惊,冕洞的扩大并不会对我们产生太大的影响,太阳冕洞是一个常见的奇观,尽管他们可以出现在不同地方,比如两极附近,但对地球的影响比较有限。
冕洞与开放磁场线的单极强度有关,在磁力弱时,冕洞会出现在太阳两极的磁极附近,当磁力较强时,冕洞则可以出现在太阳的任何一个地方。太阳11年活跃周期中,冕洞能够引发地磁扰动。
在某些情况下,卫星通信和高海拔无线电传输可暂时中断。太阳风中快速移动的物质也会通过冕洞的开放磁场线发散,进入宇宙空间。
强烈日冕爆发导致大量带电粒子释放,扩大的冕洞暗示太阳的活动正在增强,带电粒子可冲击地球的大气层,引发极光等现象。美国宇航局部署在地球轨道上的
太阳动力学天文台已经全程记录下冕洞爆发的过程,监测显示强烈
带电粒子流速度超过每秒800公里,冕洞爆发后不久可抵达地球。
目前太阳与空间天气方面的机构都在监视冕洞,从8月以来,冕洞一直在变化,从早前的50个地球直径,进一步扩大,目前冕洞似乎覆盖了五分之一太阳盘面,场面较为壮观。
从冕洞的研究上看,极区冕洞主要出现在两极区﹐几乎年年都会看到,但是位于低纬区的冕洞比较罕见,从北极区向南延伸至南纬20°左右,反之亦然。
如果低纬区的冕洞同极区冕洞相接,那么面积就大得多了,一般情况下可以覆盖太阳表面20%的区域。冕洞的寿命并不长,一般情况可维持数个太阳自转周,有的会长达一年左右,其面积增长率比较稳定,每秒1至2万平方公里,如果衰减也差不多是这个数量值。
冕洞的出现对地球的影响是有限的,当然也并没有完全不存在印象,冕洞的活跃点没有规律,但它的出现能够引发地磁扰动,并不会给我们带来太大的影响。
发现
1950年,瑞士天文学家瓦德迈尔从
日冕仪观测的太阳图象中,首先发现日冕中有些暗黑的区域,他把这种区域叫做“洞”,后来天文学家把这些“洞”定名为“冕洞”。
1964年,在火箭上拍摄到X射线的冕洞照片;
1967年,轨道太阳观测台4号利用远紫外线观测到冕洞;
1972年,坎杜等在射电波段也观测到冕洞;
1975年,博林等利用SKYLAB拍摄的HeII304单色照片,绘制了冕洞边界的综合图集;同一时期,诺尔第等用SKYLAB得到的软X射线资料编制了另一部图集。这2部图集有较好的一致性,为研究冕洞的分布和性质提供了丰富的素材。
冕洞分类
冕洞大体分为三种:极区冕洞﹐位于两极区﹐常年都有﹔孤立冕洞﹐位于低纬区﹐一般面积较小﹔延伸冕洞﹐向南北延伸﹐从北极区向南延伸至南纬20°左右或由南极区向北延伸至北纬20°左右﹐且同极区冕洞相接﹐面积较大。在天空实验室飞行期间(太阳活动下降期)太阳表面覆盖18~19%的冕洞。
现在看来,“冕洞”这个名字取得并不十分恰当,因为冕洞基本上都是长条形的,或是不规则形的。冕洞是太阳大气中一种寿命较长的现象,但并非永久存在,尤其是两极地区之外的冕洞。它们有生有灭,小冕洞也许只存在一个太阳自转周期,即约27天;稍大的平均寿命为五、六个太阳自转周期,最长的可在10个周期以上。
太空实验室在观测太阳时发现,太阳两极的冕洞相当稳定,长期存在,而且似乎存在着一种奇妙的、另人费解的关系,即一个极处的冕洞扩大时,另一个极处的冕洞就缩小,反过来也是如此,好像两处冕洞的面积总和,非得是常数不可。至于冕洞的产生、扩大、缩小和消亡等问题,如今仍在探索和研究中。但有一点已得到了确认,冕洞就是
太阳风的出风口。
如图1为拍摄于2013年7月18日极区冕洞图,可以清晰看到太阳北极地区出现了一个巨大的冕洞。
性质与特点
太空中,用远紫外线或软x射线波段获得的全日面日冕成像观测中,可以看到日冕有许多明显不同的结构,如大面积的亮区,弱亮区和小的亮点等,还有一些几乎黑暗的区域,即为冕洞。
冕洞的电子密度远比周围低,大尺度磁场是开放的。在太阳的极区附近几乎总是存在冕洞,并且可以从某一极区延伸中低纬度区。冕洞的演化很缓慢,寿命往往可以持续几个太阳自传周。长期的观测已经表明,冕洞是发出高速太阳风的区域。
1.冕洞所有的辐射都比宁静日冕辐射的强度弱。简单解释是因为冕洞的电子密度低,温度也低。
2.冕洞覆盖的面积和寿命:在天空实验室飞行期间(1973年5月--1974年2月),大约20%的日面面积被冕洞覆盖,15%是极区冕洞,2%--5%是低纬冕洞。冕洞是太阳上寿命最长的现象之一,它与极冕日珥、大尺度磁场区域和重现型地磁暴等现象都是相关的。
3.冕洞自转:冕洞没有较差自转,冕洞自传周期随纬度只有很小的变化。会合周期为27天,这与大尺度磁场的自转周期是一样的。
4.冕洞的磁场:冕洞只发生在大尺度的单极磁场区域,包括极盖区的单极磁场区域。但是不一定所有的单极磁场区都有冕洞。冕洞下面的磁场较弱,平均磁场强度只有几高斯。由于开磁力线结构允许日冕向外膨胀,所以温度和密度都降低了。如果把同时拍摄的X射线日冕照片与全日食的白光日冕照片相比较,便会看到冕洞是同开磁力线区域相联系的。
相关报道
据国外媒体报道,天文学家观测到的日冕洞犹如太阳表面蔓延一个巨大的深坑,10月15日,美国宇航局太阳动力天文台最新拍摄到一个超级日冕洞,达到地球直径的50倍。
日冕洞通常出现在某区域磁场无法回馈至太阳表面,向外释放高速太阳风。美国宇航局指出,日冕洞是磁场开放区域,是高速太阳风源头之一。在许多远紫外线波长下,它们呈现黑色,有时,太阳风会在地球高纬度区域产生极光现象。
虽然这张日冕洞图像看上去有些令人担忧,但并不表明地球人类处于任何危险。日冕洞是太阳表面的普通特征,它们出现在不同区域,尤其是邻近太阳极地,此外,在
太阳活动周期不同时间出现较频繁。