正文 第20章 太陽係之謎(10)(1 / 3)

“天空實驗室”飛行期間,正是太陽活動並不太劇烈的時期,太陽麵上的冕洞總麵積竟然達到20%的樣子,其中小的也許隻占1%,而大的可達5%。太陽表麵的1%大體上是600多億平方千米,這些冕洞有多大呀!在太陽活動劇烈的時候,冕洞的麵積是否會更大更多呢?多到什麼程度呢?現在還說不太清楚。

有趣的是,太陽兩極處冕洞麵積的總和可以說是相當穩定的,加在一起可達到太陽表麵總麵積的15%左右,也就是一個極處的冕洞麵積擴大時,另外一個極處的冕洞就縮小,反過來也一樣。為什麼兩極的冕洞麵積之和基本上保持不變呢?難以理解!

冕洞是太陽大氣中一種壽命較長和比較穩定的現象,一般可以存在相當於5個太陽自轉周期那麼長時間,有的甚至達到10個周期。小冕洞的壽命比較短,也許隻存在二三十天,大致相當於1個太陽自轉周期。冕洞麵積的增長和減小速度比較平穩,而且大體相同,約1萬平方千米/秒。為什麼冕洞存在的時間那麼長,比黑子長得多呢?為什麼它麵積的增長速度和減小速度又大體相同呢?難以理解,也難以解釋清楚。

冕洞是太陽上的一種比較穩定的現象,這是科學家們長時間研究的結果。但是,空間觀測給科學家們的提示是:日冕的短時間的“瞬時”現象,不僅存在,而且很壯觀。從“天空實驗室”對太陽所做的精細觀測表明,日冕經常發生突如其來的、相當猛烈的拋射現象,大量物質一下子從冕洞排山倒海般地向四麵傾瀉,使附近的日冕部分發生明顯的改變。一次這樣的瞬時現象可以短到幾分鍾,長到一兩個小時。在此期間被拋出的物質少則數百億噸,多則上千億噸,物質被拋出的速度可以達到500千米/秒以上。這種瞬時現象是怎樣發生的?是由於什麼機製觸發而形成的呢?它與太陽的整體活動有什麼關係?等等,現在都還難以理解和解釋。

科學家們確實已經知道了不少關於冕洞的物質和情況,也確實有許多現象還沒有得到滿意的解釋。除了上麵提到的冕洞的麵積、壽命、增大和減小速度以及瞬時現象等之外,這裏再列舉幾個方麵。

冕洞的分布:最近20多年來,觀測到的所有冕洞幾乎都跟同一個太陽半球上的極區冕洞聯係在一起,而且往往延伸到另一半球。換句話說,在太陽北半球出現的冕洞,從北極區開始向南穿越整個北半球,穿過赤道,一直延伸到南緯20度左右;南極區的冕洞則與南半球上的冕洞聯結在一起,並一直延伸到北緯20度左右。為什麼會是這樣的分布情況呢?還不清楚。

冕洞的旋轉:太陽大氣中的多數現象的旋轉情況是這樣的,所處的日麵緯度越高,繞太陽旋轉的速度越慢。這就是所謂的較差自轉,或較差旋轉效應。冕洞似乎不遵守這種效應,它以自己的方式隨著太陽自轉,相對於太陽來說,它的位置基本不動,近似於所謂的剛體旋轉。譬如同樣都是在日麵緯度40度處,冕洞的旋轉速度比黑子要快7%左右,比赤道區域的冕洞隻慢0.5%~1.0%,可說是相差無幾。為什麼冕洞不做較差自轉?目前還不太清楚。

冕洞與磁場的關係:冕洞總是出現在太陽麵上大而隻有單極(正極或負極)的磁區域中,它因此而被區分為正極型和負極型兩種。可是,並不是每個大的單極磁區中都會產生冕洞。就磁場強度來說,冕洞中的磁場是不均勻的;冕洞與無冕洞區的磁場並沒有明顯的差別,而且比太陽活動區要弱。可以認為,冕洞的產生和存在與磁場強度的大小,沒有太大的關係,至少不是起主導作用的關係。

那麼,冕洞究竟是怎麼形成的呢?冕洞出現的頻率有什麼規律嗎?冕洞的邊界是如何逐步變化的?如果說,冕洞的發生和形成是由於太陽上的某種特殊過程的結果,那麼這個特殊過程又是什麼呢?

冕洞及其所在的日冕,為科學家提供了許多令人驚奇而難以理解的現象,而對這些現象的本質的認識,我們還處在茫然無知或者說剛開始探索的階段。

耀斑之謎

太陽物理學是天體物理學中最重要和最出色的部分之一,而對於“精耕細作”過的太陽來說,耀斑又是太陽物理學家最感興趣的課題。為什麼如此呢?因為太陽上最激烈的活動現象是耀斑,對地球影響最大的日麵現象也是耀斑,當代太陽物理學中最大的難題還是耀斑。