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冕洞

冕洞是用X射线或远紫外线拍下的日冕照片上可以观察到的在日冕中存在的大片不规则的暗黑区域。冕洞是日冕中气体比较稀薄的区域。这些冕洞也是从太阳喷射出来的高速太阳风粒子的来源,这种高速太阳风粒子的速度要比普通太阳风粒子的速度高3倍,会对在轨运行的卫星等空间设备产生影响。

目录

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1 简介
2 发现
3 分类
4 周期
5 物理性质
6 冕洞中的磁场
7 与太阳风的关系

冕洞 - 简介

图中黑色区域便是冕洞
冕洞是用X射线或远紫外线拍下的日冕照片上可以观察到的在日冕中存在的大片不规则的暗黑区域。它是日冕中气体比较稀薄的区域,基本上都是长条形的,或是不规则行的,寿命最长可达1年。

冕洞和开放磁场线的单极强度有关,在磁力弱时,冕洞主要会出现在太阳磁极附近,而若在磁力强时,冕洞则可以在任何地方出现。但有一点已得到了确认,冕洞就是高速太阳风的出风口。

冕洞 - 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,诺尔第等用天空实验室得到的软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。

冕洞 - 周期

天文学家们利用“太阳和太阳风层天文台”观测到太阳日冕层出现了一个巨大的冕洞
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。

至于冕洞的产生、扩大、缩小和消亡等问题,目前仍在探索和研究中。

冕洞 - 物理性质

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。有趣的是,两极冕洞面积的总和是相当稳定的,若一极的冕洞变大,另一极的便缩小,而总面积基本上保持不变。

冕洞是太阳上一种比较稳定的现象,其面积增长率和衰减率相同,为每秒1.1-1.9万平方公里。

冕洞相对于太阳表面基本不动,并随太阳自转作近似的刚性旋转。与太阳黑子相比,它具有更强的刚性旋转性。

冕洞是日冕中密度较低的的区域。1975年,瓦尔德迈尔测得冕洞中心密度为周围日冕的1/10;1972年,芒罗等人根据远紫外线探测资料推算出冕洞密度约为宁静区的1/3;1977年,他们测得极区(纬度68°以上)冕洞在离太阳2-5个太阳半径的电子密度和粒子流速,研究表明,在2.2-3个太阳半径处,粒子的流速就从亚声速转为超声速。

冕洞的温度约为100万度,比宁静日冕区低一些,而温度梯度则只有后者的1/10。

冕洞 - 冕洞中的磁场

冕洞仅存在于大的单极磁区域中,而且不与大尺度磁场图的中性线相交;但并不是每一个单极磁区都能产生冕洞,冕洞总是出现在与该半球具有相同极性的磁区中。

冕洞中的磁场是不均匀的。各孤立冕洞的磁场强度不等,从零点几高斯到十几高斯。冕洞与无冕洞区的磁场强度差不多,但比活动区弱。极区冕洞场强在1高斯左右。

1972年,阿特休勒等用无电流场模型对冕洞进行了计算,提出它有开场线的可能;

1977年,莱维恩提出冕洞内不是所有的场线都是开放的;

1978年,诺尔第等提出冕洞的大尺度变化是磁力线突然开闭引起的。场线开放时,冕洞扩展;场线闭合时,冕洞收缩。

尽管在不少冕洞照片上能够看到开场结构的特征,如冕洞的羽状结构、冕洞边缘的浪花状结构,但还不能肯定它在任何时候都有开场线。

冕洞 - 与太阳风的关系

不少学者对冕洞同太阳风和地磁扰动之间的关系作了统计研究,发现小的低纬冕洞同地球附近空间速度约为每秒550公里的太阳风有很好的相关性;高纬冕洞(特别是极区冕洞)能产生高速太阳风,但一般不能到达地球;大的冕洞(即使在中纬区)与地球周围大于每秒700公里的太阳风有较好的相关性;长寿命的赤道冕洞是太阳风的风源,也就是M区,它能引起重现性的磁扰。

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