日冕爲啥要采用不同的儀器進行觀測

[正文]日冕爲啥要采用不同的儀器進行觀測

　　在1931年發明日冕儀以前，人們只能在日全食時觀測到日冕，因爲它的亮度僅爲[[光球]]的百萬分之一左右，約相當于滿月的亮度。在平時，地面上大氣的散射光和觀測儀器的散射光，會大大超過日冕本身的亮度而將它淹沒。那麼，天文現象爲你解答日冕爲啥要采用不同的儀器進行觀測？

　　觀測
　　通過x射線或遠紫外線照片，可以看到日冕中有大片不規則的暗黑區域，這稱爲冕洞。

　　日冕輻射的波段範圍很廣，從x射線、可見光到波長很長的射電波，因此必須采用不同的儀器進行觀測。

　　在1931年發明日冕儀以前，人們只能在日全食時觀測到日冕，因爲它的亮度僅爲[[光球]]的百萬分之一左右，約相當于滿月的亮度。在平時，地面上大氣的散射光和觀測儀器的散射光，會大大超過日冕本身的亮度而將它淹沒。日全食時太陽光球被月球遮住，大氣和儀器的散射光隨之減弱，這樣就能很方便地觀測到日冕。盡管日全食的機會不多，天文工作者仍作很大努力把儀器裝備運到發生日全食的地點去從事觀測，這是因爲有一些觀測（如驗證愛因斯坦相對論和研究外冕等）只能在日全食時進行。平時要觀測日冕，必須使用能最大限度地消除儀器散射光的日冕儀。爲了克服大氣散射光的影響，必須把日冕儀安置在高山上。不過用日冕儀也只能觀測到內冕，而且只能得到白光日冕的部分信息。由于空間探測事業的發展，人們已將日冕儀放在火箭、軌道天文臺或天空實驗室上進行大氣外觀測。這樣，不僅可以觀測日冕的可見光波段，而且可以對紫外、遠紫外和x射線輻射進行探測，同時也能在行星際空間對太陽風取樣。有幾個射電波段的輻射能夠透過地球大氣層，所以在地面上可用射電望遠鏡對日冕作常規的觀測（見太陽射電）。

　　1868年，法國天文學家皮埃爾j.c.詹森在印度對一次日食進行觀測時，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，他是一位公認的光譜學專家。通過認真的研究，洛克伊爾認爲這些譜線意味著在太陽大氣中存在一種未知的新元素，他將其命名爲“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”是已知的唯一一種最先被發現于地球以外的天體上的元素。

　　1931年，法國天文學家博納德弗第南德李奧特發明了日冕儀，這一發明使人們在陽光普照時也能夠對日冕産生的光線進行觀測。在這一儀器的幫助下，我們最終發現日冕是太陽的一部分。當時，人們在對日冕進行研究時發現，日冕産生的譜線並不屬于光譜中的某一範圍。

　　日冕還産生其他一些奇特的譜線，但這並不意味日冕中還存在什麼未知的元素。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爲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産生的。

　　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爲一體，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可觀的影響爲止。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于1959年時曾經對此做出預言。

　　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爲“太陽風”，其速度爲400—700公裏/秒。“太陽風”的作用使各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），那麼帶電粒子將由其北極向南極運動。

　　二十世紀70年代的空間探測器觀測發現，日冕中有大片形狀不規則的黑暗區域，稱爲冕洞。冕洞是日冕的低溫、低密度區，大致可分爲3種：極區冕洞、孤立冕洞和延伸冕洞。極區冕洞經常存在南北極區，孤立的中低緯冕洞尺度較小，從極區向赤道發展延伸的冕洞壽命較長，是高速太陽風的重要源泉。當太陽上有強烈x射線耀斑爆發和日冕物質抛射時，部分強大的等離子流飛達地球附近，往往引起很大的磁暴與強烈的極光，同時也發生電離層騷擾，影響地球短波通訊和衛星通訊。地球兩極則會出現千姿百態的美麗極光。

　　2015年1月1日，美國宇航局太陽動力學觀測衛星大氣成像組件拍攝到了太陽上的一個神秘現象——一片巨大的“黑洞”出現在太陽的南極區域，幾乎覆蓋了太陽的1/4。科學家表示，這片黑洞是一個巨大的日冕洞，它是太陽日冕層的一塊黑暗、低密度區域。在遠紫外光的照射下，它看起來黯淡無光，仿佛是深入太陽中心的黑色深淵。

　　雖然從衛星圖像上來看，日冕洞並沒有太陽活動，但實際上它釋放著猛烈的太陽風暴，並以500英裏/秒的速度噴湧太陽粒子，是別處太陽風速度的3倍。科學家仍在研究造成日冕洞的具體原因，但它似乎與磁場活動增強的區域有關。nasa表示，日冕洞是太陽目前最顯著的特征之一。nasa還表示，“由于日冕洞位于太陽最南邊，太陽風對地球上的人類産生影響的可能性不大。”

　　2015年5月，美國宇航局公布太陽表面壯觀的日冕環，太陽動力學天文臺搭載的大氣成像組件負責拍攝太陽大氣層。它在不同波段進行拍攝，每十秒鍾收集十張不同波長的成像數據，以揭示太陽表面變化和內部變化之間的聯系。圖中的冕環非常清晰，藍色區域和黃色區域分別表示磁場的兩極，下面還覆蓋疊加了日球層磁場觀測儀觀察到的磁場數據。