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日冕物质抛射
发布时间:2020-12-30     作者:   来源:全国科学技术名词审定委员会   分享到:

日冕物质抛射

coronal mass ejection,CME

定义:日冕局部区域内的物质大规模快速抛射现象。

又称: 日冕瞬变(coronal transient)

学科:天文学_太阳

相关名词:日冕 太阳活动 日地关系

来源:全国科学技术名词审定委员会


【延伸阅读】

从20世纪70年代开始,通过放置在航天器上的白光日冕仪观测发现,太阳最外层大气中存在相当频繁的瞬变现象,主要是日冕物质抛射(CME)。CME表现为在几分钟至几小时内从太阳向外抛射一团日冕物质,速度在每秒20至3000千米之间,质量达10的11次方至13次方千克,使很大范围的日冕(近于一个日轮面积)受到扰动,从而剧烈改变了日冕的形态和磁场位形。CME是日冕大尺度磁场平衡遭到破坏的产物。白光日冕仪中看到的CME形态结构非常复杂和多样化,典型的形态是膨胀的泡环状,前端是亮环,中间是空腔,最后是亮核,亮环的双腿扎根在太阳上。但更多是其他形态,如云状、扇状、多重尖峰、射线状,以及不定形。

由于日冕亮度只有太阳光球亮度的百万分之一,色球亮度的万分之一,为了观测到暗弱的日冕,必须在白光日冕仪(无论安装在地面或航天器上)的视场中央安放一个挡光屏,用以遮挡太阳光球和色球,因此白光日冕仪只能观测到发生在日面边缘的CME在天球面上的投影,亦即与观测者视向有一定交角的CME,正对着地球抛射的CME是观测不到的。日冕的白光辐射是日冕中电子散射光球的辐射,因此白光日冕仪拍摄的CME亮度分布主要反映其中的电子密度分布。

2000年2月27日由航天器搭载的白光日冕仪拍摄,中央黑色圆盘为遮挡日轮(白色圆圈)的挡光屏 图片来源:本文作者

如果在航天器上用远紫外波段(波长为10~150纳米,又称极紫外波段,或EUV)观测日冕,此时温度高达百万度量级的日冕辐射强度将远超过下方光球和色球的辐射强度,从而能看到日轮正面的日冕结构。这时如果发生正对着地球抛射的CME,就能被观测到。对于上述典型的泡环状日冕,观测者会看到日轮上有一团晕状暗区不断扩大,表明CME正朝着地球传播。因此正对着地球抛射的CME被称为晕状CME。太阳远紫外辐射会被地球大气吸收而不能到达地面,因此只有到了航天时代,利用搭载在航天器上的太阳望远镜,才能实现对晕状CME的观测研究。由于晕状CME正对着地球,可能会对日地空间和地球产生更直接的影响,因此受到更多关注。

过去普遍把观测到的源于太阳的各种日地空间和地球物理现象,如行星际激波、高能粒子事件、地磁暴、电离层骚扰和极光等,几乎全部归因于太阳耀斑。但经过30多年对CME及其相关现象的研究,发现CME造成的日地空间和地球物理效应并不亚于太阳耀斑。同时,CME和太阳耀斑产生的效应有着不同的特征。一般来说,太阳耀斑对粒子的加速是脉冲式的,粒子流量不大。而大流量的高能粒子事件是日冕和太阳风粒子通过激波加速的,而激波则是CME驱动的。CME驱动的行星际激波也是非重现性地磁暴的扰动源。

(作者:中国科学院国家天文台研究员 林元章)