[科普中國]-冕洞

太陽日冕不是均勻的，存在著一些電磁輻射弱、溫度和密度比周圍小得多的特殊區(qū)域，該區(qū)域叫做冕洞。1

由來介紹太陽表面神秘黑域不斷擴大

可以裝下五十個地球

太陽表面神秘黑域不斷增大，這個巨大的黑域被稱為冕洞，可以裝下五十個地球。然而近日，科學家發(fā)現(xiàn)冕洞在不斷擴大，冕洞的不斷變大真的會給地球帶來厄運嗎？

隨著日冕磁場延伸至宇宙空間，科學家觀測到冕洞在不斷擴大。但是不要震驚，冕洞的擴大并不會對我們產(chǎn)生太大的影響，太陽冕洞是一個常見的奇觀，盡管他們可以出現(xiàn)在不同地方，比如兩極附近，但對地球的影響比較有限。

冕洞與開放磁場線的單極強度有關，在磁力弱時，冕洞會出現(xiàn)在太陽兩極的磁極附近，當磁力較強時，冕洞則可以出現(xiàn)在太陽的任何一個地方。太陽11年活躍周期中，冕洞能夠引發(fā)地磁擾動。

在某些情況下，衛(wèi)星通信和高海拔無線電傳輸可暫時中斷。太陽風中快速移動的物質也會通過冕洞的開放磁場線發(fā)散，進入宇宙空間。

強烈日冕爆發(fā)導致大量帶電粒子釋放，擴大的冕洞暗示太陽的活動正在增強，帶電粒子可沖擊地球的大氣層，引發(fā)極光等現(xiàn)象。美國宇航局部署在地球軌道上的太陽動力學天文臺已經(jīng)全程記錄下冕洞爆發(fā)的過程，監(jiān)測顯示強烈?guī)щ娏Ｗ恿魉俣瘸^每秒800公里，冕洞爆發(fā)后不久可抵達地球。

目前太陽與空間天氣方面的機構都在監(jiān)視冕洞，從8月以來，冕洞一直在變化，從早前的50個地球直徑，進一步擴大，目前冕洞似乎覆蓋了五分之一太陽盤面，場面較為壯觀。

從冕洞的研究上看，極區(qū)冕洞主要出現(xiàn)在兩極區(qū)﹐幾乎年年都會看到，但是位于低緯區(qū)的冕洞比較罕見，從北極區(qū)向南延伸至南緯20°左右，反之亦然。

如果低緯區(qū)的冕洞同極區(qū)冕洞相接，那么面積就大得多了，一般情況下可以覆蓋太陽表面20%的區(qū)域。冕洞的壽命并不長，一般情況可維持數(shù)個太陽自轉周，有的會長達一年左右，其面積增長率比較穩(wěn)定，每秒1至2萬平方公里，如果衰減也差不多是這個數(shù)量值。

冕洞的出現(xiàn)對地球的影響是有限的，當然也并沒有完全不存在印象，冕洞的活躍點沒有規(guī)律，但它的出現(xiàn)能夠引發(fā)地磁擾動，并不會給我們帶來太大的影響。2

發(fā)現(xiàn)1950年，瑞士天文學家瓦德邁爾從日冕儀觀測的太陽圖象中，首先發(fā)現(xiàn)日冕中有些暗黑的區(qū)域，他把這種區(qū)域叫做“洞”，后來天文學家把這些“洞”定名為“冕洞”。

1964年，在火箭上拍攝到X射線的冕洞照片；

1967年，軌道太陽觀測臺4號利用遠紫外線觀測到冕洞；

1972年，坎杜等在射電波段也觀測到冕洞；

1975年，博林等利用SKYLAB拍攝的HeII304單色照片，繪制了冕洞邊界的綜合圖集；同一時期，諾爾第等用SKYLAB得到的軟X射線資料編制了另一部圖集。這2部圖集有較好的一致性，為研究冕洞的分布和性質提供了豐富的素材。

冕洞分類冕洞大體分為三種：極區(qū)冕洞﹐位于兩極區(qū)﹐常年都有﹔孤立冕洞﹐位于低緯區(qū)﹐一般面積較小﹔延伸冕洞﹐向南北延伸﹐從北極區(qū)向南延伸至南緯20°左右或由南極區(qū)向北延伸至北緯20°左右﹐且同極區(qū)冕洞相接﹐面積較大。在天空實驗室飛行期間(太陽活動下降期)太陽表面覆蓋18～19%的冕洞。3

現(xiàn)在看來，“冕洞”這個名字取得并不十分恰當，因為冕洞基本上都是長條形的，或是不規(guī)則形的。冕洞是太陽大氣中一種壽命較長的現(xiàn)象，但并非永久存在，尤其是兩極地區(qū)之外的冕洞。它們有生有滅，小冕洞也許只存在一個太陽自轉周期，即約27天；稍大的平均壽命為五、六個太陽自轉周期，最長的可在10個周期以上。太空實驗室在觀測太陽時發(fā)現(xiàn)，太陽兩極的冕洞相當穩(wěn)定，長期存在，而且似乎存在著一種奇妙的、另人費解的關系，即一個極處的冕洞擴大時，另一個極處的冕洞就縮小，反過來也是如此，好像兩處冕洞的面積總和，非得是常數(shù)不可。至于冕洞的產(chǎn)生、擴大、縮小和消亡等問題，如今仍在探索和研究中。但有一點已得到了確認，冕洞就是太陽風的出風口。

如圖為拍攝于2013年7月18日極區(qū)冕洞圖，可以清晰看到太陽北極地區(qū)出現(xiàn)了一個巨大的冕洞。

性質與特點太空中，用遠紫外線或軟x射線波段獲得的全日面日冕成像觀測中，可以看到日冕有許多明顯不同的結構，如大面積的亮區(qū)，弱亮區(qū)和小的亮點等，還有一些幾乎黑暗的區(qū)域，即為冕洞。冕洞的電子密度遠比周圍低，大尺度磁場是開放的。在太陽的極區(qū)附近幾乎總是存在冕洞，并且可以從某一極區(qū)延伸中低緯度區(qū)。冕洞的演化很緩慢，壽命往往可以持續(xù)幾個太陽自傳周。長期的觀測已經(jīng)表明，冕洞是發(fā)出高速太陽風的區(qū)域。

1.冕洞所有的輻射都比寧靜日冕輻射的強度弱。簡單解釋是因為冕洞的電子密度低，溫度也低。

2.冕洞覆蓋的面積和壽命：在天空實驗室飛行期間（1973年5月--1974年2月），大約20%的日面面積被冕洞覆蓋，15%是極區(qū)冕洞，2%--5%是低緯冕洞。冕洞是太陽上壽命最長的現(xiàn)象之一，它與極冕日珥、大尺度磁場區(qū)域和重現(xiàn)型地磁暴等現(xiàn)象都是相關的。

3.冕洞自轉：冕洞沒有較差自轉，冕洞自傳周期隨緯度只有很小的變化。會合周期為27天，這與大尺度磁場的自轉周期是一樣的。

4.冕洞的磁場：冕洞只發(fā)生在大尺度的單極磁場區(qū)域，包括極蓋區(qū)的單極磁場區(qū)域。但是不一定所有的單極磁場區(qū)都有冕洞。冕洞下面的磁場較弱，平均磁場強度只有幾高斯。由于開磁力線結構允許日冕向外膨脹，所以溫度和密度都降低了。如果把同時拍攝的X射線日冕照片與全日食的白光日冕照片相比較，便會看到冕洞是同開磁力線區(qū)域相聯(lián)系的。

相關報道據(jù)國外媒體報道，天文學家觀測到的日冕洞猶如太陽表面蔓延一個巨大的深坑，10月15日，美國宇航局太陽動力天文臺最新拍攝到一個超級日冕洞，達到地球直徑的50倍。

日冕洞通常出現(xiàn)在某區(qū)域磁場無法回饋至太陽表面，向外釋放高速太陽風。美國宇航局指出，日冕洞是磁場開放區(qū)域，是高速太陽風源頭之一。在許多遠紫外線波長下，它們呈現(xiàn)黑色，有時，太陽風會在地球高緯度區(qū)域產(chǎn)生極光現(xiàn)象。

雖然這張日冕洞圖像看上去有些令人擔憂，但并不表明地球人類處于任何危險。日冕洞是太陽表面的普通特征，它們出現(xiàn)在不同區(qū)域，尤其是鄰近太陽極地，此外，在太陽活動周期不同時間出現(xiàn)較頻繁。4

本詞條內容貢獻者為:

楊榮佳 - 教授 - 河北大學