冕洞

天文学名词

冕洞，天文学名词。太阳日冕不是均匀的，存在着一些电磁辐射弱、温度和密度比周围小得多的特殊区域，该区域叫做冕洞。

介绍

太阳表面神秘黑域不断增大，这个巨大的黑域被称为冕洞，可以装下五十个地球。然而近日，科学家发现冕洞在不断扩大，冕洞的不断变大真的会给地球带来厄运吗？

随着日冕磁场延伸至宇宙空间，科学家观测到冕洞在不断扩大。但是不要震惊，冕洞的扩大并不会对我们产生太大的影响，太阳冕洞是一个常见的奇观，尽管他们可以出现在不同地方，比如两极附近，但对地球的影响比较有限。

冕洞与开放磁场线的单极强度有关，在磁力弱时，冕洞会出现在太阳两极的磁极附近，当磁力较强时，冕洞则可以出现在太阳的任何一个地方。太阳11年活跃周期中，冕洞能够引发地磁扰动。

在某些情况下，卫星通信和高海拔无线电传输可暂时中断。太阳风中快速移动的物质也会通过冕洞的开放磁场线发散，进入宇宙空间。

强烈日冕爆发导致大量带电粒子释放，扩大的冕洞暗示太阳的活动正在增强，带电粒子可冲击地球的大气层，引发极光等现象。美国宇航局部署在地球轨道上的太阳动力学天文台已经全程记录下冕洞爆发的过程，监测显示强烈带电粒子流速度超过每秒800公里，冕洞爆发后不久可抵达地球。

目前太阳与空间天气方面的机构都在监视冕洞，从8月以来，冕洞一直在变化，从早前的50个地球直径，进一步扩大，目前冕洞似乎覆盖了五分之一太阳盘面，场面较为壮观。

从冕洞的研究上看，极区冕洞主要出现在两极区﹐几乎年年都会看到，但是位于低纬区的冕洞比较罕见，从北极区向南延伸至南纬20°左右，反之亦然。

如果低纬区的冕洞同极区冕洞相接，那么面积就大得多了，一般情况下可以覆盖太阳表面20%的区域。冕洞的寿命并不长，一般情况可维持数个太阳自转周，有的会长达一年左右，其面积增长率比较稳定，每秒1至2万平方公里，如果衰减也差不多是这个数量值。

冕洞的出现对地球的影响是有限的，当然也并没有完全不存在印象，冕洞的活跃点没有规律，但它的出现能够引发地磁扰动，并不会给我们带来太大的影响。

发现

1950年，瑞士天文学家瓦德迈尔从日冕仪观测的太阳图象中，首先发现日冕中有些暗黑的区域，他把这种区域叫做“洞”，后来天文学家把这些“洞”定名为“冕洞”。

1964年，在火箭上拍摄到X射线的冕洞照片；

1967年，轨道太阳观测台4号利用远紫外线观测到冕洞；

1972年，坎杜等在射电波段也观测到冕洞；

1975年，博林等利用SKYLAB拍摄的HeII304单色照片，绘制了冕洞边界的综合图集；同一时期，诺尔第等用SKYLAB得到的软X射线资料编制了另一部图集。这2部图集有较好的一致性，为研究冕洞的分布和性质提供了丰富的素材。

冕洞分类

冕洞大体分为三种：极区冕洞﹐位于两极区﹐常年都有﹔孤立冕洞﹐位于低纬区﹐一般面积较小﹔延伸冕洞﹐向南北延伸﹐从北极区向南延伸至南纬20°左右或由南极区向北延伸至北纬20°左右﹐且同极区冕洞相接﹐面积较大。在天空实验室飞行期间(太阳活动下降期)太阳表面覆盖18～19%的冕洞。

现在看来，“冕洞”这个名字取得并不十分恰当，因为冕洞基本上都是长条形的，或是不规则形的。冕洞是太阳大气中一种寿命较长的现象，但并非永久存在，尤其是两极地区之外的冕洞。它们有生有灭，小冕洞也许只存在一个太阳自转周期，即约27天；稍大的平均寿命为五、六个太阳自转周期，最长的可在10个周期以上。

太空实验室在观测太阳时发现，太阳两极的冕洞相当稳定，长期存在，而且似乎存在着一种奇妙的、另人费解的关系，即一个极处的冕洞扩大时，另一个极处的冕洞就缩小，反过来也是如此，好像两处冕洞的面积总和，非得是常数不可。至于冕洞的产生、扩大、缩小和消亡等问题，如今仍在探索和研究中。但有一点已得到了确认，冕洞就是太阳风的出风口。

如图1为拍摄于2013年7月18日极区冕洞图，可以清晰看到太阳北极地区出现了一个巨大的冕洞。

性质与特点

太空中，用远紫外线或软x射线波段获得的全日面日冕成像观测中，可以看到日冕有许多明显不同的结构，如大面积的亮区，弱亮区和小的亮点等，还有一些几乎黑暗的区域，即为冕洞。

冕洞的电子密度远比周围低，大尺度磁场是开放的。在太阳的极区附近几乎总是存在冕洞，并且可以从某一极区延伸中低纬度区。冕洞的演化很缓慢，寿命往往可以持续几个太阳自传周。长期的观测已经表明，冕洞是发出高速太阳风的区域。

1.冕洞所有的辐射都比宁静日冕辐射的强度弱。简单解释是因为冕洞的电子密度低，温度也低。

2.冕洞覆盖的面积和寿命：在天空实验室飞行期间（1973年5月--1974年2月），大约20%的日面面积被冕洞覆盖，15%是极区冕洞，2%--5%是低纬冕洞。冕洞是太阳上寿命最长的现象之一，它与极冕日珥、大尺度磁场区域和重现型地磁暴等现象都是相关的。

3.冕洞自转：冕洞没有较差自转，冕洞自传周期随纬度只有很小的变化。会合周期为27天，这与大尺度磁场的自转周期是一样的。

4.冕洞的磁场：冕洞只发生在大尺度的单极磁场区域，包括极盖区的单极磁场区域。但是不一定所有的单极磁场区都有冕洞。冕洞下面的磁场较弱，平均磁场强度只有几高斯。由于开磁力线结构允许日冕向外膨胀，所以温度和密度都降低了。如果把同时拍摄的X射线日冕照片与全日食的白光日冕照片相比较，便会看到冕洞是同开磁力线区域相联系的。