| 单词 | 冕洞 |
| 释义 | 【冕洞】 拼译：coronal holes 是日冕上辐射较弱、亮度比周围暗得多的区域，它的发现使持续40年之久的M区之谜得以解开，即原来M区就是冕洞。 20世纪初，从长期的地磁和电离层资料中发现，地磁扰动可分为偶现性和重现性两种。后者周期为27d，大致和太阳赤道附近的自转周期相同．这似乎表明地磁扰动与太阳黑子有密切联系。因此恰普曼(Chapman)提出，太阳黑子区有一股连续发射的粒子流射向地球，当它同地球相遇时就引起剧烈的地磁扰动。这股粒子流随太阳自转，每27d与地球相遇一次，因而重现性地磁扰动具有27d周期。但是，粒子流与日面上的大黑子群和其他光学活动似乎没有联系，因此这种重现性地磁扰动源固定在日面上某些特殊区域。1932年比利时巴特尔斯(Bartels)把这些区域称为M区，意思是神秘的区域。1950年，瑞士瓦尔德迈尔(Wardmeier)从地面观测的单色光综合图上首先发现日冕上某些区域谱线强度总比别的区域弱，他称这些区域为“洞”。60年代初，一些探空火箭拍摄的太阳软X射线像和极紫外线(EUV)像上也显示“洞”的结构。60年代后期，美国发射的3艘“轨道太阳天文台”(OSO－4、OSO－6和OSO－7)对日冕强度大尺度减弱进行了定期观测。大量资料表明，瓦尔德迈尔所说的“洞”是真实的客体，这就是冕洞。1973年，美国发射的“天空实验室”(Skylab)，对冕洞研究的发展起了关键作用。“天空实验室”发射了4颗，其中5月25日发射的“天空实验室”－2号用8台仪器对太阳观测了81h，获得了3万张软X射线和EUV太阳像。根据这些资料，在太阳活动周下降期间有3种冕洞，－是极区冕洞，位于太阳两极地区，常年都有；二是延伸冕洞，分别由南向北延伸和由北向南延伸：向北延伸的，由南极区伸到北纬20°左右，向南延伸的，由北极区伸到南纬20°左右，延伸冕洞和极区冕洞相连，面积较大；三是孤立冕洞，位于低纬地区，面积较小。这些冕洞具有以下特征：(1)面积：日面上所有冕洞总和占太阳总面积20%，其中极区冕洞面积较大：单个极区冕洞面积占太阳总面积的6%～10%，所有极区冕洞面积和占15%。非极区冕洞大小不等，大的占5%，小的只占1%。(2)寿命：冕洞是太阳日冕里长寿命现象，最短的持续1个太阳自转周期，长的达8～10个，最长的1年。平均是5～6个太阳自转周期。(3)分布：凡是观测到的冕洞几乎都跟同一太阳半球的极区冕洞相连，因此低纬冕洞可以认为是极区冕洞在低纬的延伸物。极区冕洞与低纬冕洞连接时间，有的在低纬的冕洞形成的初期，有的在此之后几个太阳自转周期。(4)旋转：冕洞相对于太阳基本不动，近似地同太阳一道作刚性旋转。没有或只有很小的较差自转。(5)密度：冕洞是日冕中密度较低的区域，计算表明，冕洞密度约为宁静区密度1／3，冕洞中心密度只有其周围的1／10。(6)演化速度：冕洞演化比较慢，面积增长和衰减速度大体相同，即每秒改变(1．5+0．4)×104km2。有些冕洞的面积甚至在2个太阳自转周期内没有变化。(7)冕洞同太阳磁场的关系：冕洞只存在大单极磁场区里，与大尺度磁图的中性线不相交。冕洞总出现在与同一半球有相同极性的磁区里。不同的冕洞磁场强度不相等，从零点几到几十高斯的都有；同一个冕洞，洞内磁场是不均匀的，洞内外磁场强度则相差不大；活动区磁场比冕洞磁场强。根据冕洞下面单极磁元的极性，冕洞可分为正极型和负极型两种。(8)冕洞同太阳风有极其密切的关系：第一，当极区冕洞向南或向北延伸通过日心半径时，总能观测到两种现象：在地球轨道附近观测到高速太阳风流，在地球周围观测到重现型地磁扰动。这两种现象的东西宽度和磁场极性都暗示冕洞是高速太阳风起源的，行星际磁场位形和太阳风流是冕洞中磁场位形和物质流在行星际空间的反映。第二，鉴于冕洞里所有辐射都较弱，看来冕洞的能量损失主要取决于太阳风。第三，冕洞同太阳风流的速度有关：低纬的小冕洞同地球附近每秒500km的太阳风相关得很好；高纬冕洞，特别是极区冕洞可以产生高速太阳风，但这种太阳风一般到不了地球；大冕洞即便出现在中纬地区，也与地球周围每秒700km以上的太阳风有很好的相关关系；长寿命赤道冕洞是太阳风风源，同时根据地磁扰动的时间关系，它也是地磁扰动之源。80年代以后，冕洞研究主要集中在所谓“冕洞结构上”，即太阳磁场进入行星际空洞的地方在低日冕的一部分结构上。主要内容有：(1)冕洞参数同太阳活动周相位的关系。希里和哈维(Sheeley and Harvey)发现，在太阳活动上升期间，同冕洞有关的太阳风流的最高速度在下降，由第20周太阳活动下降时期的每秒600～700km降到每秒500～600km。在太阳活动极大和极小附近，低纬冕洞的面积虽然没变，但极大附近的磁流却比极小附近的大3倍。平均磁场强度从极大附近的0．0003～0．0036T降到极小的0．0001～0．0007T。卡勒(Kahler)指出，在1974～1981年之间，在Helλ10830和软X射线上冕洞的差异减小。这些都表明冕洞的开放和封闭磁力的混合可能同太阳活动周的相位有关。(2)向外流动的等离子体及有关问题。1981～1983年期间，奥拉尔(Orrall)等曾经尝试探测冕洞内系统的等离子体往外的流动，发现在低纬冕洞内，过渡区和低日冕的EUV线相对于日面其余部分有蓝移。移动速度随谱线形成的温度升高而增加：在OVλ629谱线形成的温度下，移动速度是每秒7km，在Mg×λ625谱线形成的温度下是每秒12km。在极区冕洞里在Mgxλ625谱线形成的温度下是每秒8km。维玛(Verma)研究了日冕质量抛射(CME)事件同太阳和冕洞的联系，发现CME同太阳耀斑没有统计联系，而同冕洞有联系。他比较了1979～1982年观测的冕洞和CME，在79个CME中48个同冕洞有关，占61%。维玛认为，这可能是概括了在耀斑和活动日珥期间抛射的质量沿冕洞开放磁力线运动的CME的面貌。(3)太阳风流加速机制问题。虽然一些形式的MHD波沉降的动量被看作是主要的候选机制，但加速问题仍然没有解决。以前在研究太阳风流加速因素中快模MHD波都被忽略了。夫雷等讨论了快模波向外传播中在超声速太阳风中沉降能量和动量的可能性后指出，如果这个系统工作，那么在阿尔芬速度随高度减小的区域一定产生快模波。另一方面，在低日冕里正高度梯度的阿尔芬速度有把冕洞底部和侧面的波往外推的倾向。离开的动量将用来加速。(4)冕洞内部结构和瞬时行为。哈伯(Habbal)等比较了冕洞里和宁静区里日冕亮点的形状结构和时间行为。(两个区域的日冕亮点都位于网络上，覆盖区域都是10“～14”)，发现在给定的亮点上，Mgxλ625、Ov1λ1032、OⅣλ554、CⅢλ977、C1λ1355和Lyαλ1216这6条不同谱线的峰值辐射不是总位于同一空间。这表明冕洞中的亮点是由不同温度的小尺度磁环组成的复合物。在6条谱线上两个区域的亮点强度也有明显的时间变化。迄今为止，在冕洞研究中仍有许多谜底没有揭开。例如在一个太阳活动周中冕洞出现频率有何规律?冕洞边界如何变化?太阳风流是如何加速的?冕洞是怎样形成的?这些问题看起来纯属理论问题，但问题解决了对日地关系研究的进展大有好处。所以这些理论问题具有重要的实用价值。过去解决这些问题的重要困难在于所有资料都在地面和由近地卫星取得的，没有高日心纬度的辐射资料。1989年10月6日，发射成功了“尤里西斯”(Ulysses)太阳极区探测卫星，它用9架仪器研究太阳风、太阳与太阳风交界面的结构和日球磁场等。“尤里西斯”将在获取太阳极区辐射的资料方面荣立头功。估计在“尤里西斯”资料发表后，冕洞研究将有巨大进展。【参考文献】：1 Harvey K L,et al. Solar Phys, 1982.79, 149～1602 Kahler L,et al. Solar Phys. ,1983,87 : 47 ～ 563 Verma V K. Basic plasma processes on the sun ,1990,450～ 4514 Habbal S R,et al. Ap 1,1990,352 : 333～342(紫金山天文台徐永煊副研究员撰；刘麟仲审) |
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