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日食遮盖了日面却显露了日冕

2020-01-02

前语:2019年的12月26日出现本年终究一次日食,怅惘这次我们看不到日全食。在日全食相片中可以注意到,日面被遮挡成一个黑色的圆盘,其周围还有一圈亮光,这就是太阳大气的最外层——日冕。日冕的温度高达150万开氏温度,亮度却只有日面的几百万分之一,在日全食时是查询它的出色机遇。

12月26日,本年三次日食中的终究一次缓不济急。日食发作时,地球上有些当地的人们看到的是日环食,许多当地则是日偏食。如下图赤色窄带所示,从沙特阿拉伯初步,通过卡塔尔、阿拉伯联合酋长国、阿曼、阿拉伯海、印度、斯里兰卡、印度尼西亚、马来西亚、苏拉威西海,在太平洋西部结束,这样一个条带的人们看到的是日环食。而在下图黑线中的其他区域,包括非洲东北部、亚洲、印度洋北部、大洋洲西北部、太平洋西部这些当地,人们可以正常的看到日偏食。其间,我们我国全境都可以正常的看到日偏食。

日食距离地图,红线区域可以看见日环食,除此之外的黑线区域可以看见日偏食

由于距离的问题,从地面上看,日面没有被前边的月亮遮挡彻底,就是日环食和日偏食,会留下太阳愈发明亮的发光部分。遮挡全了就是日全食了,如下图所示。不过,从这类日全食相片中我们也会注意到,日全食的太阳周围好像其他还有一圈亮光?这些是什么呢?

2007年8月NASA拍摄的日食

由于我们熟知的太阳风其实是来自日冕的物质流,所以广义的日冕包括了太阳风所能抵达的规划,也就是逾越150亿公里的规划。不过我们一般认为的日冕规划在太阳周围大约15到20个太阳半径以内。日冕的形状与11年周期的太阳活动有关,在太阳活动极大年靠近圆形,而在太阳安静年则比较扁,赤道区较为延伸。

日冕的磁场勘探比较困难,主要是直接方法估测。

别看日冕的温度高,它那些高电离的离子和电子的粒子数密度仅仅约为1015/m3。与之比较,我们身边的空气中的分子的数密度大约是2.7×1025/m3,也就是说相差了几百亿倍。日冕主要由高速自由电子、质子及高度电离的离子组成,日冕的温度表征了其粒子运动的速度。日冕的温度随高度增加较为缓慢,几乎是均匀的。在高温之下,不只氢、氦等原子被彻底电离,还有一些电离程度非常高的元素,例如铁原子丢掉13个电子构成的离子。下边的示意图给出了太阳大气温度随距离的改动以及分层,其间Corona就是日冕;而Fe IX/X、Fe XII、Fe XV都是铁原子丢掉许多电子构成的离子,下面的数字是其对应的射线,方位就表明晰相应的温度。

太阳大气温度随距离的改动以及分层示意图,其间Corona为日冕

科学家们了解到的日冕的特性,是通过观测日冕的各种辐射来估测的。日冕光由三部分所组成:

没有吸收线的偏振的连续光谱,它是光球的辐射被日冕电子汤普逊散射构成的,称为K日冕。

不偏振的连续光谱,由于太阳光被行星际空间中的尘土散射发作,出现出光球光谱的全部夫琅禾费线,称为F日冕;这种光集中于黄道面,又称为“内黄道光”;

全部日冕的分立辐射线的总和,称为E日冕或L日冕。这些线是一些高电离金属,例如刚才提到的铁原子丢掉13个电子构成的离子有关的射线。

其他,日冕还辐射软X射线以及射电规划的韧致辐射。

这部分我们触及的专用名词比较多,我们只需要恰当认识一下,感兴趣的朋友可以查找进一步的资料。

日冕光随高度的改动

我们在相片上也看到了,日冕有着出色的形状。日冕中其实存在着一些幽默的精细结构,例如冕流和极羽、冕洞、日冕凝聚区等。

例如我们有时在一些艺术图中看到太阳外圈环形的火舌,这种结构叫做日珥,它们起源于色球层,但是在日冕中扩展。日冕中有一种盔状光幕的发光区域,称为盔状物,其底部中心一般伴随有安静日珥。

极紫外辐射拍摄中的日珥

又如冕洞也是日冕中很重要的结构,科学家们认为高速的太阳风是从冕洞中出来的。这种结构在X射线等非可见光的拍摄中显现为黑色的大洞,下图是极紫外辐射拍摄中显现出来的,这洞比地球要大得多。

极紫外辐射拍摄中的冕洞

在1931年发明日冕仪从前,天文学家们研讨太阳时只能在日全食期间查询日冕。但是现在,跟着技术的不断进步,新的观测方法继续不断的增加,天文学家们对日冕的了解逐渐的变多,也不再依赖于日食了。

来历:我国科学院国家空间科学中心

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