日冕物質(zhì)拋射
日冕物質(zhì)拋射是指大規(guī)模的太陽物質(zhì)地離開太陽進(jìn)入到宇宙空間的現(xiàn)象。日冕物質(zhì)拋射的英文縮寫為(CME)。CME的速度范圍為幾十公里到超過3000公里/秒。
定義
日冕物質(zhì)拋射是指大規(guī)模的太陽物質(zhì)離開太陽進(jìn)入到宇宙空間的現(xiàn)象。日冕物質(zhì)拋射的英文縮寫為(CME)。CME的速度范圍為幾十公里到超過3000公里/秒。
物理特性
典型的日冕物質(zhì)拋射結(jié)構(gòu)可以分成三部分,包含一個(gè)低電子密度洞、嵌入在洞內(nèi)高密度的核(主體,在日冕儀的影像中呈現(xiàn)明亮的區(qū)域和一個(gè)明亮的前沿。其結(jié)構(gòu)明顯,但是許多的日冕物質(zhì)拋射都欠缺其中一項(xiàng)元素,或甚至三項(xiàng)都沒有。

大多數(shù)的日冕物質(zhì)拋射都來自活動區(qū)(黑子群與經(jīng)常伴隨的耀斑)。這些區(qū)域的磁場線是封閉的,磁場的力量大到足以抑制等離子體活動;日冕物質(zhì)拋射必需打開這些磁場線──至少也要局部的──才能逃逸至太空。有時(shí)日冕物質(zhì)拋射也會來自太陽寧靜的區(qū)域(雖然在許多情況下安靜的區(qū)域在最近曾活躍過)。在太陽極小期,日冕物質(zhì)拋射主要出現(xiàn)在太陽磁赤道的日冕環(huán)流帶中,在太陽極大期時(shí)則來自活動區(qū),在緯度的分布上是較均勻。
日冕物質(zhì)拋射的速度范圍從20公里秒-1至2,700公里秒-1,平均速度是489公里秒-1(依據(jù)SOHO的LASCO在1996年至2003年測量)。以日冕儀的影像為基礎(chǔ)的平均質(zhì)量為1.6×1015克。由于日冕儀的影像的測量本質(zhì)是二維空間,因此這只是質(zhì)量下限。拋射的頻率與太陽周期有關(guān):從太陽極小期的隔天一次到太陽極大期的每天5至6次。這些數(shù)值也是下限,因?yàn)樵谔柋诚虻厍蚰且粋?cè)的日冕物質(zhì)拋射是不可能被日冕儀探測到的。
目前所知的日冕物質(zhì)拋射的運(yùn)動學(xué)顯示,日冕物質(zhì)拋射在開始前期加速度的特征是緩慢的上升運(yùn)動,隨后的期間以很快的加速度脫離太陽,直到達(dá)到接近恒定的速度。有些像“氣球”(通常是速度最慢的)的日冕物質(zhì)拋射缺乏這三個(gè)階段的演變,反而是在飛行的過程中緩慢和持續(xù)的加速。相同的是,日冕物質(zhì)拋射都有明確的定義的加速階段,但通常都欠缺前加速度階段(或許未被觀測到)。
與其他太陽現(xiàn)象的關(guān)聯(lián)
日冕物質(zhì)拋射經(jīng)常與其他的太陽活動現(xiàn)象聯(lián)系在一起,值得注意的有:
耀斑
日珥爆發(fā)和X射線纏繞(sigmoid)
日冕昏暗(在太陽表面長時(shí)期的亮度衰減)
極紫外影像望遠(yuǎn)鏡(EIT)和莫爾頓波
日冕波動(來自噴發(fā)地點(diǎn)的明亮擴(kuò)散前緣)
駐地噴發(fā)拱(post-eruptive arcades)
日冕物質(zhì)拋射與這些現(xiàn)象的聯(lián)系是很普通的,但是還沒有被充分的了解。例如,日冕物質(zhì)拋射和耀斑最初被認(rèn)為是直接相關(guān)聯(lián)的,耀斑驅(qū)動著日冕物質(zhì)拋射,但是只有60%的耀斑(M極和更強(qiáng)的)才和日冕物質(zhì)拋射有關(guān)聯(lián) ;相似的,許多日冕物質(zhì)拋射與耀斑無關(guān)。現(xiàn)在認(rèn)為日冕物質(zhì)拋射和耀斑是由共同的原成因造成的(日冕物質(zhì)拋射加速度的峰值與耀斑輻射的峰值經(jīng)常是一致的)。一般而言這些現(xiàn)象(包括日冕物質(zhì)拋射)都被認(rèn)為是磁場結(jié)構(gòu)大規(guī)模變動的結(jié)果。
日冕物質(zhì)拋射的模式
起初,認(rèn)為日冕物質(zhì)拋射被爆發(fā)耀斑的熱所驅(qū)動,但是很明顯的有許多日冕物質(zhì)拋射并未與耀斑聯(lián)系在一起,并且日冕物質(zhì)拋射幾乎都是在耀斑出現(xiàn)之前就已開始。由于日冕物質(zhì)拋射發(fā)生在太陽的日冕(由磁能主導(dǎo))之中,其能量來源一定在磁場中。只有耀斑能提供足夠的熱能驅(qū)動日冕物質(zhì)拋射,而且無論如何耀斑也是從磁場中獲得能量。
因?yàn)槿彰嵛镔|(zhì)拋射的能量是如此的高,它不太可能由光球中涌現(xiàn)的磁場能量直接來驅(qū)動(雖然這還是其中的一種可能),因此多數(shù)日冕物質(zhì)拋射模型都假設(shè)儲存在日冕磁場內(nèi)的能量在一段穩(wěn)定的時(shí)期后,因?yàn)橐恍┐艌鲋幸虿环€(wěn)定或是失去平衡而突然被釋放出來。目前對于釋放的正確機(jī)制仍沒有一致見解,而且目前的觀測也不足以對這些模型做適當(dāng)?shù)囊?guī)范。
行星際的日冕物質(zhì)拋射
日冕物質(zhì)拋射通常在1至5天內(nèi)就會從太陽抵達(dá)地球。在傳播過程中日冕物質(zhì)拋射會與太陽風(fēng)和行星際磁場產(chǎn)生相互作用。其結(jié)果是,慢速的日冕物質(zhì)拋射會被太陽風(fēng)加速至接近太陽風(fēng)的速度,而快速(速度超過500公里秒-1)的日冕物質(zhì)拋射則會產(chǎn)生激波。這些激波發(fā)生在日冕物質(zhì)拋射的速度在太陽風(fēng)的框架內(nèi)移動的速度比當(dāng)?shù)氐拇怕暡斓牡貐^(qū),這些激波層經(jīng)被日冕儀直接觀測到。在日冕同時(shí)會釋放出第二型的無線電爆發(fā),它們的形成有時(shí)低于2Rs(太陽半徑),它們也與太陽高能粒子的加速有關(guān)。
STEREO任務(wù)
在2006年10月25日,NASA發(fā)射了STEREO衛(wèi)星,兩艘?guī)缀跻荒R粯拥奶沾喔糸_足夠遠(yuǎn)的距離,因此能夠在軌道上觀測到日冕物質(zhì)拋射的立體影像,和進(jìn)行其它太陽活動現(xiàn)像的測量。這兩艘太空船各在地球前方與后方,與太陽的距離和地球相似。它們之間的距離將會逐漸的增加,大約在4年之后會在軌道上相對的位置上(相距180度)。
大眾文化
在麥可·克萊頓的長篇小說剛果中,太陽質(zhì)量拋射打斷了剛果研究小組的電腦將資料從衛(wèi)星傳回休斯頓的傳輸作業(yè)。第二型的無線電輻射是1996年,完美藝術(shù)團(tuán)體假情報(bào)的記錄和展覽,用來布置看臺和通道的“星門”LP和CD的主題(參考假情報(bào) (藝術(shù)和音樂計(jì)劃)條目)。 他也出現(xiàn)在亞特蘭提斯劇情的星門的回響中,這是特別巨大的日冕物質(zhì)拋射。