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冕洞

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  日冕中一些辐射很弱、亮度比周围小得多的区域,从X射线或远紫外线的日冕照片上都可以看到。 1950年,瓦尔德迈尔从地面上观测的单色光太阳综合图上首先发现冕洞。1964年,在火箭上拍摄到X射线冕洞照片。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。图1表示在软X射线波段(3~32埃和44~54埃)拍到的冕洞照片。1975年,博林等利用天空实验室拍摄的HeⅡ304单色照片,绘制了冕洞边界的综合图集。同一时期诺尔蒂等用天空实验室得到的软 X射线资料编制了另一部图集。这两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素材。

  冕洞大致分三种:①极区冕洞,位于两极区,常年都有;②孤立冕洞,位于低纬区,一般面积较小;③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。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。有趣的是两极的冕洞面积总和是相当稳定的。若一极的冕洞变大时,另一极的便缩小,而总面积基本上保持不变。冕洞的寿命一般为5个太阳自转周,有的可达8~10个自转周,甚至一年。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(1.5±0.4)×10-4公里2/秒。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区域。1975年,瓦尔德迈尔测得冕洞中心密度为周围日冕的十分之一。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三分之一。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(R嫯)的电子密度和粒子流速,如图2所示。研究表明,在2.2~3R嫯处,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十分之一。

  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(见磁合并)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,提出了它有开场线的可能。1977年,莱维恩认为冕洞内不是所有场线都是开放的。1978年,诺尔蒂等认为冕洞的大尺度变化是磁场线突然开闭引起的。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。不少学者对冕洞同太阳风和地扰动之间的关系做了统计研究,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。关于冕洞的形成问题尚未解决。

 

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