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太阳的“内脏”-色球
来源:生活百科全书 专题:

如果把太阳大气层比作一座楼房,那么色球就是光球之上的二楼,也就是太阳大气中的第二层.平时由于地球大气把强烈的光球的光散射开,色球被淹没在蓝天之中,我们是看不到这一层的.只有在日全食的时候,才有机会直接饱览它的姿彩.当然,天文工作者每天可以通过色球望远镜观测这一层.我国古代记录的日全食特征时,载有“三焰食日”.“三焰”就指日全食的时候,在日面周围看到三个红色的“火焰”状的现象.这红色的火焰就是色球层的喷发物,叫日珥.古人还以为就是这三个火焰把太阳吃掉了,从而发生日全食.直到18 世纪,欧洲的天文学家还在探讨日全食见到太阳周围薄薄一层玫瑰色的光辉到底是何物.因为只有当月亮把日面全遮住时才能见到它.有人认为它可能是月亮上的大气层,有人认为可能是太阳上的大气层,还有人认为可能是一种特殊现象等.1842 年7月8日,在欧洲发生日全食,天文学家们事先就决定把观测的注意力都放在这红色的光辉上,企图找出合理的解释.但是,在短短的几分钟内只是观察到了这种昙花一现式的天象,没能给予正确的科学解释.1851 年7月28日,在欧洲又发生一次日全食.天文学家们经过仔细的观测研究,确认这红色光芒不是月亮上的现象,而是来自太阳.经历10 年得出这个结论是多么艰辛,又是多大的进步啊.1860年7月18日,在欧洲再一次发生日全食时,照相术已经发明,天文学家们使用这种新技术观测日全食,其结果确凿地证明这红色的光辉是太阳外层大气.这个结论为探索太阳物理结构铺平了道路,从而诞生了太阳物理学.自从1892 年,美国著名的太阳物理学家海耳发明太阳单色光相技术和1933 年法国杰出的天文学家李约发明双折射滤光器后,科学家们成功地制造出色球望远镜,天文工作者随时可观测太阳色球的活动。

太阳色球是充满磁场的等离子体层,厚度约2500 公里.其温度,在与光球层顶衔接的部分为4500℃,到外层达几万摄氏度,密度随高度的增加而减小,整个色球层的结构不均匀,也没有明显的边界.由于磁场的不稳定性,色球层经常产生爆发活动.等离子体是什么物态? 大家都知道物质有三态: 固态、液态和气态.这是指在一定的温度、压力条件下,物质所处的相对稳定的状态.在日常生活中,大家接触的物质三态,从物理学角度说,主要是分子原于和原子集团三种聚集状态.当气体中的分子运动加剧,形成高度电离,则由离子和电子的混合集团组成的物质,这种物质称为等离子体物态,属于物质的第四态.闪电和极光就是地球的天然等离子体的辐射现象.天然的等离子体在地球上虽然不多见,但是在广阔的宇宙间却是物质存在的主要形式.因此,我们在认识太阳、恒星和恒星际空间的时候,必须要知道这物质的第四态。

耀斑.原子弹和氢弹为什么具有强大的威力? 主要是因为它们可以在短时间内,大量地释放能量.这里要介绍的是在太阳高层大气活动中,在短短的时间内日面局部有大规模的能量释放现象,几分种内释放的总能量可达到烫1023-1026 焦耳,接近太阳平时1 秒钟辐射出的总能量.通过色球望远镜观测这种现象时这种突然发亮的辐射强度和面积迅速增大,达到最大时,能维持几分钟、几小时甚至1 天,然后缓慢减小至消失.这种现象就叫耀斑.在日面上增亮的面积超过3 亿平方公里的叫耀斑.小于3 亿平方公里的叫亚耀斑.我们整个地球的表面积为5.1 亿平方公里.你可以想一想耀斑的区域和它释放的能量有多大了.有人作了一个概括性的说明: 一个耀斑从产生到消失,它释放的总能量约相当于100 亿个百万吨级氢弹爆炸的能量。

日珥与暗条.色球的结构是不均匀的,从色球中不停地向外喷射许多细而明亮的流焰状的火舌,看上去色球边缘成锯齿状.这些火舌是色球层上升的气流.天文学家们给它们起了一个形象的名字,叫针状物.这种针状物在太阳的色球层上经常可见.前面已经介绍过,在日全食的时候见到色球上有巨大的红色喷发物,叫日珥.平时它们也被强烈的光球光芒所淹没,我们是看不到的.同样,天文工作者通过色球望远镜每天都跟踪监视太阳色球上的活动,其中就包括日珥活动.日珥的形态是多姿多彩的.有的如色球外的浮云有的像喷泉,有的似环形拱桥.有的日珥可以高达几万到几十万公里.它们的底部在色球,而活动已深入到日冕广阔的空间.日珥的精细结构十分复杂,主要由气流组成.日珥出现的次数和抛射的高度都与太阳活动的11 年周期有密切关系.一般来说,一次日珥活动要经历几小时到几十天.根据日珥的形态和运动特征,把日珥分成三种类型: 爆发日珥、宁静日珥和不规则日珥.最为壮观剧烈的是爆发日珥.它的物质以每秒几百公里的速度向外抛射.1995 年10月24日,我国学者赴泰国观测日全食,北京大学附中的同学就观测到这种爆发日珥.与爆发日珥形成鲜明对比的是宁静日珥.它们犹如色球层的浮云,几天之内都没有多大变化.当代天文学对太阳认识的最大成果之一,就是揭示出太阳的磁场性质.日珥的形态和运动都取决于贯穿日珥;也因外界扰动使等离子体瞬间被激活,从而加强运动或被完全瓦解。

如果你有机会通过色球望远镜来观察太阳的话,你也许一眼就认出日面边缘的日珥,但是会被色球上的一些暗条所迷惑.其实,这些暗条就是日珥,只不过不是处于日面边缘的日珥,而是位于日面上的日珥,它们与观测者的视线平行,投影在日面上.由于日珥的温度比色球层的温度低,才呈现出各种姿态的暗条状。

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