太阳大气

太阳对流区外边的大气层
太阳大气(Sun atmosphere)是太阳对流区外边的大气层,从里向外为光球层,色球层和日冕层,在色球层和日冕中间,有一层温度迅速剧烈升高的薄薄的过渡区。太阳大气的分层仅有形式上的意义,因为各层厚度并非定值,各层间也无明显的界限。[1][2]
1809年,西班牙天文学家何塞·华金·德·费雷尔(José Joaquín de Ferrer)根据自己对 1806 年纽约日食的观察,创造了“日冕”一词,还提出日冕是太阳的一部分。[3]19世纪70年代,德国天文学家沃尔特·巴德(Wilhelm Heinrich Walter Baade‎)和乔治·比德尔·艾里(George Biddell Airy)等人对太阳表面进行了观测,并发现了光球层的存在和特点。1968年,英国天文学家诺曼·洛克耶(Norman Lockyer)注意到色球层呈现出玫瑰红色的气层,因此,他将其命名为“色球”(Chromosphere)。[4]在历代科学家观测日冕、色球、光球的的过程中,逐渐形成了将以上三个归为太阳大气层的概念,19世纪70年代古斯塔夫·柯克霍夫(Gustav Kirchhoff)和他的同事证明太阳大气层是气态的,而且是炽热的气体。[5]
太阳的可见表面是光球层,厚度为400~500千米,近似为一个6000 K的黑体。几乎全部可见光都是从光球层发出来的,因而太阳的光谱实际上就是光球层的光谱。光球层上最显著的现象是太阳黑子,黑子并非绝对的黑,只是比周围区域的温度低大约1500 K。黑子实质上是具有强磁场的低于光球温度的旋涡。光球层以上是透明的色球层和日冕。色球层厚度为2500~10000千米,在光球层之上延伸大约2000 千米,温度高达105K。它发出的可见光总量不及光球的1%,日冕是在色球层之上的太阳最外层大气,温度高达1.5×106K。日冕向外延伸,没有明确的中断。日冕的延伸范围为太阳直径的几倍到十几倍,其亮度仅相当于满月的亮度,其形状是变化的。[6]
2021年,中国科学院国家天文台博士研究生郭懿琳、副研究员侯义军、研究员李婷,与安徽大学教授张军合作,基于新真空太阳望远镜(NVST)的高质量观测数据,首次在日面Hα观测中找到一个位于暗条倒钩附近的具有拱形明锐边界的日珥气泡。[7]2020年,中国国家天文台项目研究员李婷等人利用云南澄江抚仙湖一米新真空望远镜观测到太阳黑子附近的色球表观扇形喷流。[8]太阳大气的活动对地球通信系统、和天气等有一定影响。[9] [10][11]研究太阳大气对地球气候、磁场电离层、航天与航空方面等都有着重要的实际意义。[12][13]

定义