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冕洞

鎖定

冕洞，天文學名詞。太陽日冕不是均勻的，存在着一些電磁輻射弱、温度和密度比周圍小得多的特殊區域，該區域叫做冕洞。^[1]

中文名: 冕洞
外文名: Coronal hole
發現: 1950年瑞士天文學家瓦德邁爾

分類: 極區冕洞、孤立冕洞、延伸冕洞
學科: 天文學
拼音: miǎn dòng

冕洞介紹

太陽表面神秘黑域不斷增大，這個巨大的黑域被稱為冕洞，可以裝下五十個地球。然而近日，科學家發現冕洞在不斷擴大，冕洞的不斷變大真的會給地球帶來厄運嗎？

隨着日冕磁場延伸至宇宙空間，科學家觀測到冕洞在不斷擴大。但是不要震驚，冕洞的擴大並不會對我們產生太大的影響，太陽冕洞是一個常見的奇觀，儘管他們可以出現在不同地方，比如兩極附近，但對地球的影響比較有限。

冕洞

冕洞與開放磁場線的單極強度有關，在磁力弱時，冕洞會出現在太陽兩極的磁極附近，當磁力較強時，冕洞則可以出現在太陽的任何一個地方。太陽11年活躍週期中，冕洞能夠引發地磁擾動。

在某些情況下，衞星通信和高海拔無線電傳輸可暫時中斷。太陽風中快速移動的物質也會通過冕洞的開放磁場線發散，進入宇宙空間。

強烈日冕爆發導致大量帶電粒子釋放，擴大的冕洞暗示太陽的活動正在增強，帶電粒子可衝擊地球的大氣層，引發極光等現象。美國宇航局部署在地球軌道上的太陽動力學天文台已經全程記錄下冕洞爆發的過程，監測顯示強烈帶電粒子流速度超過每秒800公里，冕洞爆發後不久可抵達地球。

目前太陽與空間天氣方面的機構都在監視冕洞，從8月以來，冕洞一直在變化，從早前的50個地球直徑，進一步擴大，目前冕洞似乎覆蓋了五分之一太陽盤面，場面較為壯觀。

從冕洞的研究上看，極區冕洞主要出現在兩極區﹐幾乎年年都會看到，但是位於低緯區的冕洞比較罕見，從北極區向南延伸至南緯20°左右，反之亦然。

如果低緯區的冕洞同極區冕洞相接，那麼面積就大得多了，一般情況下可以覆蓋太陽表面20%的區域。冕洞的壽命並不長，一般情況可維持數個太陽自轉周，有的會長達一年左右，其面積增長率比較穩定，每秒1至2萬平方公里，如果衰減也差不多是這個數量值。

冕洞的出現對地球的影響是有限的，當然也並沒有完全不存在印象，冕洞的活躍點沒有規律，但它的出現能夠引發地磁擾動，並不會給我們帶來太大的影響。^[2]

冕洞發現

1950年，瑞士天文學家瓦德邁爾從日冕儀觀測的太陽圖象中，首先發現日冕中有些暗黑的區域，他把這種區域叫做“洞”，後來天文學家把這些“洞”定名為“冕洞”。

1964年，在火箭上拍攝到X射線的冕洞照片；

1967年，軌道太陽觀測台4號利用遠紫外線觀測到冕洞；

1972年，坎杜等在射電波段也觀測到冕洞；

1975年，博林等利用SKYLAB拍攝的HeII304單色照片，繪製了冕洞邊界的綜合圖集；同一時期，諾爾第等用SKYLAB得到的軟X射線資料編制了另一部圖集。這2部圖集有較好的一致性，為研究冕洞的分佈和性質提供了豐富的素材。

冕洞冕洞分類

冕洞大體分為三種：極區冕洞﹐位於兩極區﹐常年都有﹔孤立冕洞﹐位於低緯區﹐一般面積較小﹔延伸冕洞﹐向南北延伸﹐從北極區向南延伸至南緯20°左右或由南極區向北延伸至北緯20°左右﹐且同極區冕洞相接﹐面積較大。在天空實驗室飛行期間(太陽活動下降期)太陽表面覆蓋18～19%的冕洞。^[3]

圖1 極區冕洞

現在看來，“冕洞”這個名字取得並不十分恰當，因為冕洞基本上都是長條形的，或是不規則形的。冕洞是太陽大氣中一種壽命較長的現象，但並非永久存在，尤其是兩極地區之外的冕洞。它們有生有滅，小冕洞也許只存在一個太陽自轉週期，即約27天；稍大的平均壽命為五、六個太陽自轉週期，最長的可在10個週期以上。

太空實驗室在觀測太陽時發現，太陽兩極的冕洞相當穩定，長期存在，而且似乎存在着一種奇妙的、另人費解的關係，即一個極處的冕洞擴大時，另一個極處的冕洞就縮小，反過來也是如此，好像兩處冕洞的面積總和，非得是常數不可。至於冕洞的產生、擴大、縮小和消亡等問題，如今仍在探索和研究中。但有一點已得到了確認，冕洞就是太陽風的出風口。

如圖1為拍攝於2013年7月18日極區冕洞圖，可以清晰看到太陽北極地區出現了一個巨大的冕洞。

冕洞性質與特點

太空中，用遠紫外線或軟x射線波段獲得的全日面日冕成像觀測中，可以看到日冕有許多明顯不同的結構，如大面積的亮區，弱亮區和小的亮點等，還有一些幾乎黑暗的區域，即為冕洞。

冕洞的電子密度遠比周圍低，大尺度磁場是開放的。在太陽的極區附近幾乎總是存在冕洞，並且可以從某一極區延伸中低緯度區。冕洞的演化很緩慢，壽命往往可以持續幾個太陽自傳周。長期的觀測已經表明，冕洞是發出高速太陽風的區域。

1.冕洞所有的輻射都比寧靜日冕輻射的強度弱。簡單解釋是因為冕洞的電子密度低，温度也低。

冕洞

2.冕洞覆蓋的面積和壽命：在天空實驗室飛行期間（1973年5月--1974年2月），大約20%的日面面積被冕洞覆蓋，15%是極區冕洞，2%--5%是低緯冕洞。冕洞是太陽上壽命最長的現象之一，它與極冕日珥、大尺度磁場區域和重現型地磁暴等現象都是相關的。

3.冕洞自轉：冕洞沒有較差自轉，冕洞自傳週期隨緯度只有很小的變化。會合週期為27天，這與大尺度磁場的自轉週期是一樣的。

4.冕洞的磁場：冕洞只發生在大尺度的單極磁場區域，包括極蓋區的單極磁場區域。但是不一定所有的單極磁場區都有冕洞。冕洞下面的磁場較弱，平均磁場強度只有幾高斯。由於開磁力線結構允許日冕向外膨脹，所以温度和密度都降低了。如果把同時拍攝的X射線日冕照片與全日食的白光日冕照片相比較，便會看到冕洞是同開磁力線區域相聯繫的。