日冕是什麽?
當發生日全食時,月亮會在太陽表面投下壹個被灰藍色光環圍繞著的圓盤狀陰影,這壹灰藍色的圓環即稱為日冕,它常被描述成異常絢麗的飄帶。起初,天文學家們還無法確定這種燦爛的光芒到底是來自太陽還是月亮,但他們很快就找到了答案,即來自太陽。
所謂“日冕”的光芒實際上來自於太陽的外部大氣層,其亮度只有太陽本身的百萬分之壹,因此只能在發生日食時才能被看到。日冕產生的光輝只有整個月球反射太陽光的壹半,在發生日食時,正是日冕發出的光芒才未使整個世界陷入壹片黑暗。
1931年,法國天文學家博納德·弗第南德·李奧特發明了日冕儀,這壹發明使人們在陽光普照時也能夠對日冕產生的光線進行觀測。在這壹儀器的幫助下,我們最終發現日冕是太陽的壹部分。
當時,人們在對日冕進行研究時發現,日冕產生的譜線並不屬於光譜中的某壹範圍。1868年,法國天文學家皮埃爾·J.C.詹森在印度對壹次日食進行觀測時,曾對日冕譜線進行了記錄,並將記錄寄給了英國天文學家約瑟夫·諾曼·洛克伊爾,他是壹位公認的光譜學專家。通過認真的研究,洛克伊爾認為這些譜線意味著在太陽大氣中存在壹種未知的新元素,他將其命名為“氦”,這個稱謂在希臘語中意思是“太陽”,也就是“太陽中含有的元素”的意思。不過,這個論斷沒過多久就被推翻了。1895年,蘇格蘭化學家威廉姆·雷姆塞發現在地球上同樣存在“氦”。而“氦”是已知的惟壹壹種最先被發現於地球以外的天體上的元素。
日冕還產生其他壹些奇特的譜線,但這並不意味日冕中還存在什麽未知的元素。反之,這些譜線說明日冕中所含元素的原子中都含有不同數量的電子,而在高溫條件下,某些電子將脫離原子的束縛。1942年,瑞典物理學家本傑特·愛德蘭認為日冕中的某些特殊譜線是鐵、碳和鎳原子在失去電子的情況下產生的。日冕的溫度很高,其數值達百萬數量級,這並非臆想,而是以日冕發射的高能量X射線為依據的。
日冕並沒有突出的邊緣,而是不斷延伸,逐漸與整個太陽系融為壹體,並在延伸的過程中逐漸減弱,直至對行星的運動無法構成任何影響為止。太陽蘊含的熱量將驅使帶電粒子沿不同方向向太陽外部迸射,美國物理學家尤金·紐曼·巴克爾於1959年時曾經對此作出預言。1962年,“水手-2號”探測器升至太空抵達金星時所探測到的結果驗證了這個預言。
這種帶電粒子的迸射被人們稱為“太陽風”,其速度為400~700公裏/秒。“太陽風”的作用使各個彗星的尾部均指向背離太陽的方向。同時,構成“太陽風”的帶電粒子還會不斷撞擊各個行星,而且如果行星上具有南北極(正如地球上那樣),那麽帶電粒子將由其北極向南極運動。
1958年,以美國物理學家詹姆斯·奧福瑞德·萬·奧蘭領導的壹個研究機構發射了壹顆科學衛星,並利用它最先發現了地球附近來自太陽的帶電粒子。最初,這些帶電粒子被稱作“萬·奧蘭帶”,就是現在所說的“磁球”。人們壹度認為這些“帶子”會給航天工作帶來幹擾,但後來發現並不是這樣。
這些帶電粒子於地球兩極附近泄漏到地球大氣層裏,並通過與地球上的各種分子相互作用產生極為絢麗的極光現象,根據地點不同在北極出現北極光,在南極出現南極光。