空間研究
地麵觀測受到諸多限製,耀斑的紫外線和X射線等重要輻射都被地球大氣屏蔽了。空間探測為耀斑研究開辟了新的窗口。1973年5月美國成功地發射了“天空實驗室”,它是一個載人的空間觀測站。在9個月的觀測中,它的望遠鏡、宇航員以及在休斯敦地麵總部的太陽物理學家所進行的研究,是迄今對任何天體所做過的研究中組織得最好、配合得最默契的。1973年6月15日耀斑,從它出現前到閃光和暴發階段,直至冷卻結束,“天空實驗室”都做了係統的觀測。分析結果表明,耀斑的暴發源是位於日冕中的微小核心,由它發射的高能粒子流沿環形軌道向下運動,一直衝擊到太陽表麵,耀斑的可見光輻射就是在這個運動過程中產生的,是一種副產品。另外拍攝的耀斑光譜表明,不同譜線增強、達到極大和減弱的時間參差呈現,很有順序。這些觀測事實為美國天文學家斯塔拉克的磁力線再連接產生耀斑的理論,提供了很好的證據。
1980年2月14日,美國發射了一顆主要用於研究太陽耀斑的“太陽峰年使命”衛星。作為太陽峰年國際聯測的一部分,地麵射電望遠鏡配合它,提供了比較連續的太陽計時觀測記錄。在地麵科學家的指導下,“太陽峰年使命”衛星對1980年4月30日的日麵邊緣耀斑拍攝了完整的紫外線和X射線光譜,以及硬X射線單色像。1980年6月7日耀斑記錄到一條能量非常高的譜線。
日本於1981年2月21日發射了一顆“火鳥”衛星,它載有上乘的觀測儀器,並能不斷地旋轉,可以拍出X光太陽像以及不同波長的光譜。在入軌後的1年5個月中,共觀測到675個耀斑,其中31個有很強的X射線,最強的一個耀斑出現在1982年6月6日,強度為12級,是有史以來記錄到的最強的一次。此外,“火鳥”還觀測到許多射線的耀斑。
為了深入研究耀斑,太陽峰年期間,一些國家還準備發射一些衛星。日本、美國和俄羅斯聯合研製的峰年探測衛星“Solar-A”在1991年下半年發射,俄羅斯準備的Coronas-I和Coronas-F兩顆衛星,也分別在1991年和1992年發射。
科學技術的發展,使耀斑的觀測和理論日臻完善,但遠不能說對耀斑有了完美的認識。世界著名天文學家帕克形象地說過:目前人們所看到的耀斑隻是“巨人的一雙腳”。為了窺其全貌,天文學家正在不懈地努力著。用曆史眼光來看,最終揭開耀斑謎底也許不會是太遙遠的事情。
太陽自轉之謎
太陽像其他天體一樣,也在不停地繞軸自轉,這在400年前是無人知道的。最早發現太陽自轉的人是意大利科學家伽利略,他在觀測和記錄黑子時,發現黑子的位置有變化,終於得出太陽在自轉的結論。他給出的太陽自轉周期為一個月不到。那是17世紀初的事。
太陽是個大氣體球,它不可能像我們地球那樣整個球一塊兒自轉,這是不難理解的。早在1853年,英國天文愛好者、年僅27歲的卡林頓開始對太陽黑子做係統的觀測。他想知道黑子在太陽麵上是怎樣移動的,以及長期來都說太陽有自轉,但這自轉周期究竟有多長。幾年的觀測使他發現,由於黑子在日麵上的緯度不同,得出來的太陽自轉周期也不盡相同。換句話說,太陽並不像固體那樣自轉,自轉周期並不到處都一樣,而是隨著日麵緯度的不同,自轉周期有變化。這就是所謂的“較差自轉”。
太陽自轉方向與地球自轉方向相同。太陽赤道部分的自轉速度最快,自轉周期最短,約25日,緯度40度處約27日,緯度75度處約33日。日麵緯度17度處的太陽自轉周期是25.38日,稱作太陽自轉的恒星周期,一般就以它作為太陽自轉的平均周期。以上提到的周期長短,都是就太陽自身來說的。可是我們是在自轉著和公轉著的地球上觀測黑子,相對於地球來說,所看到的太陽自轉周期就不是25.38日,而是27.275日。這就是太陽自轉的會合周期。
如果我們連續許多天觀測同一群太陽黑子,就會很容易地發現它每天都在太陽麵上移動一點,位置一天比一天更偏西,轉到了西麵邊緣之後就隱沒不見了。如果這群黑子的壽命相當長,那麼,經過10多天之後,它就會“按期”從日麵東邊緣出現。
除了由黑子位置變化來確定太陽自轉周期之外,用光譜方法也可以。太陽自轉時,它的東邊緣老是朝著我們來,距離在不斷減小,光波波長稍有減小,反映在它光譜裏的是光譜譜線都向紫色的方向移動,即所謂的“紫移”;西邊緣在離我們而去,這部分太陽光譜線“紅移”。