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日冕是什么?

当发生日全食时,月亮会在太阳表面投下一个被灰蓝色光环围绕着的圆盘状阴影,这一灰蓝色的圆环即称为日冕,它常被描述成异常绚丽的飘带。起初,天文学家们还无法确定这种灿烂的光芒到底是来自太阳还是月亮,但他们很快就找到了答案,即来自太阳。

日冕是什么?日冕是什么?

所谓“日冕”的光芒实际上来自于太阳的外部大气层,其亮度只有太阳本身的百万分之一,因此只能在发生日食时才能被看到。日冕产生的光辉只有整个月球反射太阳光的一半,在发生日食时,正是日冕发出的光芒才未使整个世界陷入一片黑暗。

1931年,法国天文学家博纳德·弗第南德·李奥特发明了日冕仪,这一发明使人们在阳光普照时也能够对日冕产生的光线进行观测。在这一仪器的帮助下,我们最终发现日冕是太阳的一部分。

当时,人们在对日冕进行研究时发现,日冕产生的谱线并不属于光谱中的某一范围。1868年,法国天文学家皮埃尔·J.C.詹森在印度对一次日食进行观测时,曾对日冕谱线进行了记录,并将记录寄给了英国天文学家约瑟夫·诺曼·洛克伊尔,他是一位公认的光谱学专家。通过认真的研究,洛克伊尔认为这些谱线意味着在太阳大气中存在一种未知的新元素,他将其命名为“氦”,这个称谓在希腊语中意思是“太阳”,也就是“太阳中含有的元素”的意思。不过,这个论断没过多久就被推翻了。1895年,苏格兰化学家威廉姆·雷姆塞发现在地球上同样存在“氦”。而“氦”是已知的惟一一种最先被发现于地球以外的天体上的元素。

日冕还产生其他一些奇特的谱线,但这并不意味日冕中还存在什么未知的元素。反之,这些谱线说明日冕中所含元素的原子中都含有不同数量的电子,而在高温条件下,某些电子将脱离原子的束缚。1942年,瑞典物理学家本杰特·爱德兰认为日冕中的某些特殊谱线是铁、碳和镍原子在失去电子的情况下产生的。日冕的温度很高,其数值达百万数量级,这并非臆想,而是以日冕发射的高能量X射线为依据的。

日冕并没有突出的边缘,而是不断延伸,逐渐与整个太阳系融为一体,并在延伸的过程中逐渐减弱,直至对行星的运动无法构成任何影响为止。太阳蕴含的热量将驱使带电粒子沿不同方向向太阳外部迸射,美国物理学家尤金·纽曼·巴克尔于1959年时曾经对此作出预言。1962年,“水手-2号”探测器升至太空抵达金星时所探测到的结果验证了这个预言。

这种带电粒子的迸射被人们称为“太阳风”,其速度为400~700公里/秒。“太阳风”的作用使各个彗星的尾部均指向背离太阳的方向。同时,构成“太阳风”的带电粒子还会不断撞击各个行星,而且如果行星上具有南北极(正如地球上那样),那么带电粒子将由其北极向南极运动。

1958年,以美国物理学家詹姆斯·奥福瑞德·万·奥兰领导的一个研究机构发射了一颗科学卫星,并利用它最先发现了地球附近来自太阳的带电粒子。最初,这些带电粒子被称作“万·奥兰带”,就是现在所说的“磁球”。人们一度认为这些“带子”会给航天工作带来干扰,但后来发现并不是这样。

这些带电粒子于地球两极附近泄漏到地球大气层里,并通过与地球上的各种分子相互作用产生极为绚丽的极光现象,根据地点不同在北极出现北极光,在南极出现南极光。

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