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太阳冕洞之谜（第1页）

太阳冕洞之谜

太阳大气最外面的一层叫做日冕。冕的本意是礼帽，日冕确实像顶硕大无比的帽子，从四面八方把太阳盖得严严实实。

除非用一种专门的仪器，否则，平常是无法对日冕进行观测的，只有在日全食的时候，才有机会看到它数十秒或者数百秒钟。日冕一般分为内冕和外冕两部分，从空间拍摄的日冕照片上，可以看到外冕最远一直延伸出去好几十个太阳半径那么大的距离。

日冕呈现出白里透蓝的颜色，柔和、淡雅，逗人喜爱。日冕虽然不亮，但从肉眼观测或者拍下的照片来看，各处亮度还比较均匀，没有太明显的差别。可是，从空间拍下的日冕x光照片上看起来，它却是另外一个模样。其中最引人注意的是，日冕中有着大片不规则的暗黑区域，它们并不很稳定，形状时有变化，有人把它们比喻为是日冕中出现的“洞”，冕洞的名称就是这么来的。说实在的，冕洞这个名字并不恰当，因为它基本上都是长条形的，有时从太阳的南极或者北极，一直伸展到赤道附近，长好几十万千米。从x射线的角度来看，说它是“洞”还勉强可以，冕洞里确实是“空洞洞”的，穿过冕洞可以直接看到光球，光球是完全不发射x射线的，所以在x光照片上，冕洞表现为暗黑色的一片，看起来像是好端端的一个圆面上，被涂黑了一大片。

我们都有这样的生活体验：风从东面吹来的时候，树叶、炊烟以及我们的衣服和长发，都向相反的西面飘起来。天文学家们从彗星尾巴老是背着太阳这一点得到启发，猜测太阳是不是也刮“风”?当然，这风指的是从太阳向外抛射出来的带电的物质粒子等。正式提出太阳风的名称并得到确认，那是20世纪50年代的事。

太阳风是从太阳面上什么地方往外吹出来的呢?这个问题一开始没有得到圆满的解释。

在20世纪30年代之前，科学家们惊奇地发现，某些磁暴——地球磁场的强烈**是周期性的，每隔一定的周期就重复出现，周期是27日。显然，产生这种磁暴的原因也应该具有27日的周期。科学家们很自然地想到了太阳，它赤道部分的会合周期也是27日，可见这两者之间存在着某种关系。

周期性发生的磁暴与太阳赤道部分的哪些区域有关呢?这是些什么样的区域呢?多少年来，一直没有人能说清楚。这些“神秘”的区域被叫做M区，但谁也没有在观测中发现过M区。

在对冕洞的探讨和研究过程中，天文学家们找到了根据而恍然大悟，40多年来踏破铁鞋无觅处的M区，原来就是太阳赤道部分的冕洞，从它那里使劲地往外“吹”的带电物质粒子，就是好几百年“视而不见”的太阳风。

冕洞、M区、太阳风，三者合一，不仅解释了一直存在的一些疑难问题，也推动了科学家们去进一步探讨由日冕和冕洞反映出来的新现象。

20世纪60年代以后，一系列的空问探测器为我们取得了大量的有关日冕和冕洞的第一手资料。尤其是“天空实验室”的发射成功，在其从1973年5月～1979年6月运行期间，特别是三次载人飞行期间，主要的观测对象就是太阳，总共拍摄了18万多张珍贵的太阳照片，为我们深入认识太阳和日冕作出了贡献。

“天空实验室”飞行期间，止是太阳活动并不太剧烈的时期，太阳面上的冕洞总面积竟然达到20％的样子，其中小的也许只占1％，而大的可达5％。太阳表面的1％大体上是600多亿平方千米，这些冕洞有多大呀!在太阳活动剧烈的时候，冕洞的面积是否会更大更多呢?多到什么程度呢?现在还说不太清楚。

有趣的是，太阳两极处冕洞面积的总和可以说是相当稳定的，加在一起可达到太阳表面总面积的15％左右，也就是一个极处的冕洞面积扩大时，另外一个极处的冕洞就缩小，反过来也一样。为什么两极的冕洞面积之和基本上保持不变呢?难以理解!

冕洞是太阳大气中一种寿命较长和比较稳定的现象，一般可以存在相当于5个太阳自转周期那么长时间，有的甚至达到10个周期。小冕洞的寿命比较短，也许只存在二三十天，大致相当于1个太阳自转周期。冕洞面积的增长和减小速度比较平稳，而且大体相同，约1万多平方千米秒。为什么冕洞存在的时间那么长，比黑子长得多呢?为什么它面积的增长速度和减小速度又大体相同呢?难以理解，也难以解释清楚。

冕洞是太阳上的一种比较稳定的现象，这是科学家们长时间研究的结果。但是，空间观测给科学家们的提示是：日冕的短时间的“瞬时”现象，不仅存在，而且很壮观。从“天空实验室”对太阳所作的精细观测表明，日冕经常发生突如其来的、相当猛烈的抛射现象，大量物质一下子从冕洞排山倒海般地向四面倾泻，使附近的日冕部分发生明显的改变。一次这样的瞬时现象可以短到几分种，长到一二个小时。在此期间被抛出的物质少则数百亿吨，多则上千亿吨，物质被抛出的速度可以达到500千米秒以上。这种瞬时现象是怎样发生的?是由于什么机制触发而形成的呢?它与太阳的整体活动有什么关系?等等，现在都还难以理解和解释。

科学家们确实已经知道了不少关于冕洞的物质和情况，也确实有许多现象还没有得到满意的解释。除了上面提到的冕洞的面积、寿命、增大和减小速度以及瞬时现象等之外，这里再列举几个方面。

冕洞的分布：最近20多年来，观测到的所有冕洞几乎都跟同一个太阳半球上的极区冕洞联系在一起，而且往往延伸到另一半球。换句话说，在太阳北半球出现的冕洞，从北极区开始向南穿越整个北半球，穿过赤道，一直延伸到南纬20°左右；南极区的冕洞则与南半球上的冕洞联结在一起，并一直延伸到北纬20°左右。为什么会是这样的分布情况呢?还不清楚。

冕洞的旋转：太阳大气中的多数现象的旋转情况是这样的，所处的日面纬度越高，绕太阳旋转的速度越慢。这就是所谓的较差自转，或较差旋转效应。冕洞似乎不遵守这种效应，它以自己的方式随着太阳自转，相对于太阳来说，它的位置基本不动，近似于所谓的刚体旋转。譬如同样都是在日面纬度40。处，冕洞的旋转速度比黑子要快7％左右，比赤道区域的冕洞只慢0．5％～1．0％，可说是相差无几。为什么冕洞不作较差自转?还不太清楚。

冕洞与磁场的关系：冕洞总是出现在太阳面上大而只有单极（正极或负极）的磁区域中，它因此而被区分为正极型和负极型两种。可是，并不是每个大的单极磁区中都会产生冕洞。就磁场强度来说，冕洞中的磁场是不均匀的；冕洞与无冕洞区的磁场并没有明显的差别，而且比太阳活动区要弱。可以认为，冕洞的产生和存在与磁场强度的大小，没有太大的关系，至少不是起主导作用的关系。

那么，冕洞究竟是怎么形成的呢?冕洞出现的频率有什么规律吗?冕洞的边界是如何逐步变化的?如果说，冕洞的发生和形成是由于太阳上的某种特殊过程的结果，那么这个特殊过程又是什么呢?

冕洞及其所在的日冕，为科学家提供了许多令人惊奇而难以理解的现象，而对这些现象的本质的认识，我们还处在茫然无知或者说刚开始探索的阶段。