日冕(自然现象)_百度百科

日冕(自然现象)_百度百科

声明:百科词条人人可编纂,词条建立和点窜均免费,毫不具有官方及代办署理商付费代编,请勿上当被骗。详情

日冕,是指太阳大气的最外层(其内部别离为色球层和光球层),厚度达到几百万公里以上。色球层之外为日冕层,它温度极高,日冕温度有100万摄氏度,粒子数密度为10

日冕上有冕洞,而冕洞是太阳风的风源。日冕只要在日全食时或通过日冕仪才能看到

日冕是太阳大气的最外层,从色球边缘向外延长到几个太阳半径处,以至更远。分内冕、中冕和外冕,内冕只延长到离太阳概况约1.3倍太阳半径处;外冕则可达到几个太阳半径,以至更远。日冕由很稀薄的完全电离的等离子体构成,此中次要是质子、高度电离的离子和高速的自在电子。日冕温度是太阳概况温度的数百倍。

日冕可分为内冕、中冕和外冕3层。内冕从色球顶部延长到1.3倍太阳半径处;中冕从1.3倍太阳半径到2.3倍太阳半径,也有人把2.3倍太阳半径以内统称内冕。大于2.3倍太阳半径处称为外冕(以上距离均从日默算起)。广义的日冕可包罗太阳风所能达到的范畴。

。在高温下,氢氦等原子曾经被电离成带正电的质子、氦原子核和带负电的自在电子等。这些带电粒子活动速度极快,致使不竭有带电的粒子挣脱太阳的引力束缚,射向太阳的外围。构成太阳风。日冕发出的光比色球层的还要弱。

日冕次要由高速自在电子、质子及高度电离的离子(等离子体)构成。其物质密度小于2×10

K。因为日冕的高温低密度,使它的辐射很弱且处于非局部热动均衡形态,除了可见光辐射外,还有射电辐射X射线,紫外、远紫外辐射和高度电离的离子的发射线(本日冕禁线个分量:① K冕。在 2.3太阳半径以内,由自在电子散射光球的持续光谱。②F冕。在2.3太阳半径以外,发源于黄道面内行星际尘埃粒子散射光球的光,它的光谱中有夫琅和费线,F冕又称为“内黄道光”。③ E冕。又称L冕,是日冕气体离子发射线的光。日冕的磁场强度约1/10000~1/100特斯拉,随距日面距离的添加而减小。

日冕的外形同太阳勾当相关。在太阳勾当极大年,日冕接近圆形,而在太阳安好年则比力扁,赤道区较为延长。日冕直径大致等于太阳视圆面直径的1.5~3倍以上。(见日冕周期变化)。

日冕的精细布局有:冕流极羽冕洞日冕凝结区等。日冕的布局一般随时间迟缓地变化。人们认为,观测到的分歧布局可能是统一布局在分歧期间的表象。

日冕辐射的波段范畴很广,从X射线可见光到波长很长的射电波,因而必需采用分歧的仪器进行观测。通过X射线或远紫外线照片,能够看到日冕中有大片犯警则的暗黑区域,这称为冕洞。

在1931年发现日冕仪以前,人们只能在日全食时观测到日冕,由于它的亮度仅为[[光球]]的百万分之一摆布,约相当于满月的亮度。在日常平凡,地面上大气的散射光和观测仪器的散射光,会大大跨越日冕本身的亮度而将它覆没。日全食时太阳光球被月球遮住,大气和仪器的散射光随之削弱,如许就能很便利地观测到日冕。虽然日全食的机遇不多,天文工作者仍作很大勤奋把仪器配备运到发华诞全食的地址去处置观测,这是由于有一些观测(如验证爱因斯坦相对论和研究外冕等)只能在日全食时进行。

日常平凡要观测日冕,必需利用能最大限度地消弭仪器散射光的日冕仪。为了降服大气散射光的影响,必需把日冕仪安设在高山上。不外用日冕仪也只能观测到内冕,并且只能获得白光日冕的部门消息。因为空间探测事业的成长,人们已将日冕仪放在火箭、轨道天文台或天空尝试室长进行大气外观测。如许,不只能够观测日冕的可见光波段,并且能够对紫外、远紫外和X射线辐射进行探测,同时也能外行星际空间对太阳风取样。有几个射电波段的辐射可以或许透过地球大气层,所以在地面上可用射电千里镜对日冕作常规的观测(见太阳射电)。

1868 年,法国天文学家皮埃尔J.C.詹森在印度对一次日食进行观测时,曾对日冕谱线进行了记实,并将记实寄给了英国天文学家约瑟夫诺曼洛克伊尔,他是一位公认的光谱学专家。通过当真的研究,洛克伊尔认为这些谱线意味着在太阳大气中具有一种未知的新元素,他将其定名为“氦”, 也就是“太阳中含有的元素”的意义。不外,这论断没过多久就被推翻了。

1895 年,苏格兰化学家威廉姆雷姆塞发此刻地球上同样具有“氦”。而“氦”是已知的唯逐个种最先被发觉于地球以外的天体上的元素。

日冕还发生其他一些奇异的谱线,但这并不料味日冕中还具有什么未知的元素。反之,这些谱线申明日冕中所含元素的原子中都含有分歧数量的电子,而在高温前提下,某些电子将离开原子的束缚。1942 年,瑞典物理学家本杰特爱德兰认为日冕中的某些特殊谱线是铁、碳和镍原子在得到电子的环境下发生的。日冕并没有凸起的边缘,而是不竭延长,逐步与整个太阳系融为一体,并在延长的过程中逐步削弱,直至对行星的活动无法形成任何可观的影响为止。太阳包含的热量将差遣带电粒子沿分歧标的目的向太阳外部迸射,美国物理学家尤金纽曼巴克尔于1959 年时已经对此做出预言。

1962 年,“海员-2 号”探测器升至太空抵达金星时所探测到的成果验证了这个预言。这种带电粒子的迸射被人们称为“太阳风”,其速度为400—700 公里/秒。“太阳风”的感化使各彗星的尾部均指向背离太阳的标的目的。同时,形成“太阳风”的带电粒子还会不竭撞击各个行星,并且若是行星上具有两极(正如地球上那样),那么带电粒子将由其北极向南极活动。

二十世纪70年代的 空间探测器观测发觉,日冕中有大片外形犯警则的 暗中区域,称为冕洞。冕洞是日冕的 低温、低密度区,大致可分为3种:极区冕洞、孤立冕洞和延长冕洞。极区冕洞经常具有两极区,孤立的 中低纬冕洞标准较小,从极区向赤道成长延长的 冕洞寿命较长,是高速太阳风的 主要源泉。当太阳上有强烈X射线耀斑迸发和日冕物质抛射时,部门强大的 等离子流飞达地球附近,往往惹起很大的 磁暴与强烈的 极光,同时也发生电离层骚扰,影响地球短波通信和卫星 通信。地球两极则会呈现千姿百态的 斑斓极光。

件拍摄到了太阳上的一个奥秘现象——一片庞大的“黑洞”出此刻太阳的南极区域,几乎笼盖了太阳的1/4。科学家暗示,这片黑洞是一个庞大的日冕洞,它是太阳日冕层的一块暗中、低密度区域。在远紫外光的映照下,它看起来黯淡无光,仿佛是深切太阳核心的黑色深渊。

虽然从卫星图像上来看,日冕洞并没有太阳勾当,但现实上它释放着狠恶的太阳风暴,并以500英里/秒的速度喷涌太阳粒子,是别处太阳风速度的3倍。科学家仍在研究形成日冕洞的具体缘由,但它似乎与磁场勾当加强的区域相关。NASA暗示,日冕洞是太阳目前最显著的特征之一。NASA还暗示,“因为日冕洞位于太阳最南边,太阳风对地球上的人类发生影响的可能性不大。”

动力学天文台搭载的大气成像组件担任拍摄太阳大气层。它在分歧波段进行拍摄,每十秒钟收集十张分歧波长的成像数据,以揭示太阳概况变化和内部变化之间的联系。图中的冕环很是清晰,蓝色区域和黄色区域别离暗示磁场的两极,下面还笼盖叠加了日球层磁场观测仪察看到的磁场数据。

日冕的辐射是在非局部热动均衡形态下发生的,有以下几种环境:①日冕气体中的自在电子散射光球辐射,即白光日冕。②电子在热活动中同质子、α 粒子以及各类重离子碰撞时,发生轫致辐射。③处于亚稳态的离子的禁戒跃迁,是日冕禁线的来历。④当电子在磁场中活动时,发生盘旋加快辐射或同步加快辐射。这种过程对于产华诞冕的较长波长(如射电波)的辐射是相当主要的。⑤在日冕等离子体的静电振荡和阿尔文波等过程中也发生辐射。

日冕的可见光波段的持续辐射是日冕物质散射光球的持续辐射的成果,因此日冕持续光谱的能量分布与光球很类似。白光日冕的光可分为:K日冕、F日冕、E日冕(有时称L日冕)。太阳光谱的远紫外线和X射线次要是在日冕中发生的。光球温度较低,在这两个波段的辐射远没有日冕强。为了不受光球辐射的干扰,常用远紫外线及X射线这两个波段来拍日冕像。图4暗示用X射线拍到的日冕像。把可见波段的单色像同远紫外线和X射线等单色像作比力,便可研究太阳大气分歧条理的物理形态(见太阳单色像)。

安好日冕射电辐射在一些方面与日冕X射线相雷同,二者虽然只占太阳总辐射能的很小部门,却能供给相当数量的消息。对于X射线有很大意义的轫致辐射,对射电谱也很主要;用射电波与X射线一样能间接观测日冕的射电辐射而不受光球辐射的干扰。通过光谱阐发得出日冕的e=3日冕的电子密度和活动温度。

日冕的温度很是高,可达200万度。令人不成思议的是,离太阳核心比来的光球,温度是几千度。稍远些的色球,温度从上万度到几万度。而距离太阳核心最远的日冕,温度竟然高达上百万度

a。这一反常的现象意味着什么,科学家们还未找到合理的注释。冕的温度很高,其数值达百万数量级,这并非臆想,而是以日冕发射的高能量X射线为根据的。不外,这种超高温仅仅集中在日冕的个体原子中。并且这些原子普遍分布于整个日冕中,其热量总和并非高。

动量守恒定律:根本物理学中对于动量守恒,有严酷的前提要求。其前提前提是,系统对象必需是刚体,而且系统不受外力。松散的系统,如棉花团之间就不适合动量守恒道理。同样,高能粒子在一些极端物理情况下,也不会严酷遵照动量守恒道理。就像棉花团接收动能一样,在强大引力场和极端高压情况下,高能粒子内部系统也会接收额外的能量以包管其系统在极端情况中的不变。

在宇宙粒子演化中,可能会具有这种现象。一个在某个空间中高速游离的某种高能粒子体A,它是属于那种能量满载而且可能随时溢出电子或者光子的高能粒子体,其能量的承载远远超出它不变期的形态。可是,最初这个高能粒子体A并没有溢出任何的能量,而是转化成其它品种的粒子体B,而这个新的粒子B能不变具有于其当下的情况中。

我们能够看到,整个改变过程,总体的能量是没有变化的。而粒子A变成粒子B,最较着的变化就是质量变化。从粒子A的高能随时溢射形态,改变成不变的粒子B。在凝结的过程,粒子A的速度在改变成粒子B后的速度变小。从以下动能公式我们能够简单获得结论。(见教企图)

(留意:粒子A、B只是概念符号,其粒子本身在过程中,可能并没有变成其他粒子,只是在质量或者速度上发生了变化。)

这种环境无法再用动量守恒作为处理方式了。而这种粒子转化,可能需要在某些特殊情况中才能实现。可是,恰是这种粒子转化的道理,却可认为我们供给一个活动力学的研究标的目的。我们凡是研究的宇宙空间情况是比力不变的。我们所有的推想假设都是在抱负情况中。而这种奇异的现象,可能在我们对于曾经不变中的宇宙空间情况或者平稳的尝试室里无法察看到。

从非动量守恒的公式,我能估想到阳日冕层的可高达100万高温的可能成因。从太阳上抛射出来的高能粒子,在分开太阳的必然引力和压力无效区后,高能粒子可能有履历质量变小速度变大的过程,致而该区域的粒子变的相当活跃。(见教企图)

粒子的这种非衰变而发生的质量变化,可能在一些高密度质量的星体或者晚期宇宙中遍及具有。而这个过程,能够用海底的气泡描述。几千米深的海底,冒出一个气泡。刚起头的时候由于海底的水压很高,气泡很小。但跟着气泡往升的距离越接近水面,海水的压力就越小,气泡就起头膨胀或者溢出几个新的泡泡,以达到不变的形态(见气泡示企图)。从太阳溢出的高能粒子也是一样的。(此猜想来自《星际之门-空间飞翔器超光速道理》韩统义著)

从磁流体力学概念来看,太阳大气中的磁场应是一个同一的全体,本日冕磁场同光球磁场和色球磁场是亲近相关的。在日冕照片上所看到的日冕大标准非平均布局:冕流、极羽、凝结区和盔状物等大多是日冕磁场的不服均分布惹起的。例如,两极的羽状物很像磁石两极附近的铁屑花腔, 这曾被用来推算日冕的偶极场。可是,与光球场和色球场分歧,因为观测上的坚苦,很难由丈量谱线的塞曼裂距间接求出日冕的磁场(见塞曼效应),因此只能用间接的观测方式或理论计较来求。现在普遍采用由光球磁场计

算日冕磁场的方式,由于光球磁场能够比力精确地测定,并且每天都有记实。假设低日冕区磁场是无力场,而且是无电流场,操纵观测的光球磁场材料作为鸿沟前提来解无电流场方程,就可获得日冕磁场的强度和标的目的。

1968年纽科克等起首辈行这方面的研究,他们把计较出来的日冕磁场布局与日冕的外形作比力,成果相当对劲。研究成果表白,日冕的磁场强度在1~100高斯范畴内,随距日面的距离的增大而减小。在一个天文单元处由空间间接丈量得的行星际磁场平均约为5×10

高斯,具有阿基米德螺旋线的磁布局。在太阳勾当强烈时,与勾当客体共生的日冕局部磁场的强度要大得多,这时行星际磁场的强度也有较大的添加。日冕磁场布局有两种:一种是封锁式的场布局,其对应的光学布局是盔状冕流;另一种是开放式布局,其对应物是冕洞。而与耀斑共生的局部扰动区域,则常常是部门隔放、部门封锁的场布局。

日冕或此中某一部门在短时间内会呈现扰动,这种扰动表示为在几秒到一小时内对物质活动、粒子加快、日冕扰动可分三类:①持久扰动,时间为几天到几个月,表示为日冕布局的变化被大标准光球磁场的变化所节制。持久扰动节制着太阳风和行星际磁场。②快速扰动,时间从几分钟到几小时。表示为可见光、射电持续辐射和软X射线辐射的加强。快速扰动惹起强烈的行星际激波。③脉冲扰动,时间在几秒以下。表示为射电迸发和硬 X射线迸发。有这种扰动时,发生粒子加快过程和非热辐射(见太阳射电迸发和太阳脉冲式硬X射线迸发)。

日冕扰动的研究同太阳其他勾当和行星际扰动的研究相关。这方面的研究工作现在十分活跃。

据国外媒体报道,美国宇航局打算2018年7月31日发射最新探测器,它将以史无前例的近距离接近太阳。这项太空打算叫做“太阳探测器附加使命(Solar Probe Plus)”,将对太阳日冕层进行4项尝试,研究太阳风和太阳概况释放的能量粒子。

在近距离接近太阳期间,探测器与太阳的比来距离为611万公里,其外部温度将达到1399摄氏度。据悉,按原定打算,这枚探测器将在2018年7月31日于佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地由三角洲4号重型火箭携载发射升空,发射时间窗口开启20天。

持久以来,科学家期望发射探测器穿过太阳日冕层(太阳大气最外层),更好地舆解太阳风以及进入太阳系的物质。太阳探测器附加使命的次要科学使命是跟踪太阳能量流动,以及理解太阳日冕的加热,摸索加促太阳风和能量粒子勾当的物理道理。

日冕发生太阳风——由太阳不竭发出的高能粒子。近程观测曾经揭示了太阳风构成背后部门机制的细节,可是其他过程不断较难摸索。大部门丈量都是在距离太阳1个天文单元(日地平均距离)处进行的。已知太阳风由太阳向地球活动时会发生变化,可是这些变化的程度和发源不断都不清晰。

此刻,帕克太阳探测器供给了迄今距离太阳比来的日冕观测成果,实现了对太阳史无前例的观测。例如,过去的使命曾经表白太阳风自日冕发出时会加快,可是这背后的缘由却不甚了然。在本次颁发的一项研究中,美国密歇根大学安娜堡分校团队演讲称,磁场变化添加了太阳风外流的速度。他们丈量所得的速度高于模子研究预测的速度。

在另一项研究中,加州大学伯克利分校重点研究了慢太阳风(速度低于500公里/秒),其发源不如快太阳风明白。他们发觉慢太阳风发源于太阳赤道附近的日冕洞。

英国伦敦大学学院穆拉德空间科学尝试室丹尼尔·维斯查伦评论称,在接下来的5年里,“帕克”探测器将不竭接近太阳,最终抵达距离太阳概况仅略跨越600万公里处,并将继续带来新的发觉。在此期间,太阳将进入其11年勾当周期中的较活跃阶段,因而我们能够等候将来几年收成愈加令人兴奋的成果。

近日,天文学家不测地发觉太阳概况开了三个巨大的口儿,每个“洞口”中都冲出大量高能粒子风暴,向地球袭来…科学家近日就观测到,太阳概况俄然呈现了三个巨型冕洞。为此,一些人认为冕洞的加快扩大会给地球带来幸运。

更多精彩报道,尽在https://www.tianmushi.com

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注