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热辐射环境

  影响航天器热量平衡的辐射环境。太阳和地球的辐射是轨道航天器的主要热辐射环境。太阳发射频段很宽的电磁辐射,它还控制着对地球及其大气的热输入。地球热辐射又叫做射出辐射。地球平均热辐射的测量值为243 7w/m2,其时间变化特性,不显著,但随纬度有较大变化,从赤道到两极随纬度增高热辐射值减小,从250减至140 w/m2。它们决定着航天器的热平衡状态。
                     

(撰写:古士芬 修订: 审订:都 亨)

活动区磁场

  太阳活动区的出现和磁场增强有密切关系。在活动区出现前,首先观测到磁场的增强。磁场是活动区的最本质特征。活动区往往具有复杂的磁场结构,并且磁场强度也非常高,一般可达上千甚至几千高斯。活动区磁场与太阳大气的相互作用的结果产生各种瞬变和缓变活动现象。在同一活动区中,极性相反的磁区之间有一条磁场为零的分界线,称为磁中性线。在磁中性线附近磁场梯度很大,容易发生等离子体不稳定过程和其他磁能转换过程。结构复杂的磁场所蕴藏的磁能非常巨大,足够供给一次大耀斑爆发的能量。在耀斑爆发前后,活动区的磁场往往有剧烈变化,然后变得比较简单。因此磁中性线的变化,特别是突然消失预示能量的转移或爆发,可用来预报耀斑或其他活动(如日冕物质抛射等)的爆发。现在有一种观点认为磁场在日冕物质抛射过程中起着重要作用。磁能的释放转化为日冕物质的动能和热能。另外磁场可以支撑日珥,将相对低温的日珥和高温日冕隔离开。
                        

(撰写:吴中华 审订:都 亨)

黑子磁场

  强磁场是黑子的基本特征。黑子磁场强度在1000~4500高斯之间。黑子中磁力线的分布具有轴对称的特征。在黑子中心磁力线几乎和该处太阳表面的法线一致,从中心向外,磁力线与法线的夹角逐渐增加。用扇形模型能很好地描述该特征。黑子磁场在中心与半影边缘一半处达到极大。黑子磁场强度与黑子面积A有关。一般面积越大,磁场越强。最大磁场强度Hm与黑子面积有近似关系:
  黑子磁场是不稳定的,它随时间变化,一般为每小时0.4~18高斯。在剧烈活动时可达每小时180高斯以上。在这种变化对太阳活动区的许多不稳定过程起着重要作用。黑子磁场存在精细结构:黑子内磁力线随深度有很强的扭转和旋涡结构;存在本影点。黑子磁场的极性在一个黑子群中有一定的分布规律。一般来说,一个黑子群中有两个主要黑子,它们的磁极性相反。如果前导黑子是N极的,则尾随黑子就是S极。在同一半球,一个黑子群的磁极性分布状况是相同的,而另一半球则与此相反。在一个太阳周(约11年)结束,另一个活动周开始时,上述磁极性分布会颠倒过来,形成一个约22年的磁周。
                      

 (撰写:吴中华 审订:都 亨 )

日冕与冕洞

  日冕位于太阳大气的最外层。早期称为M区。从色球外缘向外延伸到几个太阳半径处,甚至更远。日冕由很稀薄的完全电离的等离子体组成,温度1~2百万度。日冕的亮度极低,仅为光球的百万分之一左右。日冕辐射的波段范围很大,从X射线,可见光到波长很长的射电波。太阳光谱的远紫外线和X射线主要在日冕中产生,因此常用远紫外线和X射线这两个波段来获得日冕像。日冕的形状和太阳活动水平有关。在太阳活动极大年,日冕接近圆形;而在宁静年则比较偏,在赤道区向外延伸。日冕磁场同光球磁场和色球磁场密切相关。日冕有两种磁结构:一种是封闭式的场结构,其对应的光学结构是盔状冕流;另一种是开放式结构,其对应物是冕洞。在X射线或远紫外线的日冕像中,辐射较弱、亮度比周围小得多的日冕区域,称为冕洞。冕洞大致分三种:①极区冕洞,位于两极区,常年都有。②孤立冕洞,位于低纬区,一般面积较小;③延伸冕洞,从极区向南北延伸,从北极区向南延伸到南纬20°左右,或从南极区向北延伸至北纬20°左右,面积较大。也有人把冕洞分为两类:极冕洞,包括延伸到赤道附近的极冕洞。另一类是赤道冕洞,包括除极冕洞外的所有冕洞。冕洞是太阳上比较稳定的现象,寿命一般为5个太阳自转周。冕洞具有较明显的27天重现性。冕洞磁场的源位于太阳内部,比背景磁场源更深。统计表明,最大冕洞的发展在时间和位置上是与太阳活动中最强烈的耀斑区是一致的。冕洞与高速太阳风有较好的相关性,基本上认为冕洞(很可能是极冕洞)是高速太阳风的源。因此它是太阳上的重要区域。      (撰写:吴中华 审订:都 亨 )

1991年7月11日出现日全食时拍摄的日冕图像

  图表出处:http://www.solarviews.com/

日冕物质抛射

  从日冕局部区域,大量日冕物质瞬时向外膨胀或向外抛射进入行星际空间的现象。它是太阳上的一种大尺度的高能活动现象,是日冕瞬变事件的一种。它在几分钟到几小时的时间尺度内日冕结构发生的明显变化,并拌有可观测的新的白亮光物质出现。这些抛出的物质进入行星际空间后,可引起行星际激波,并能严重干扰和影响太阳风磁场,面向地球而来的可影响地磁场。20多年观测发现,CME抛出的物质质量达1011~1013千克,能量可达1023~1025焦耳,抛出物质以平均约500km/s的速度进入行星际空间,常常伴随有射电爆发。CME是一种大尺度的现象。它的空间尺度一般在105公里左右,其角宽度可以从几度到几十度,一般都很大,平均为45o左右。CME的发生位置,在太阳活动极小年,集中在赤道附近,以后随太阳活动的上升向两极扩展,极大时可达两极。CME是一种频繁发生的现象,其发生率的变化规律与太阳活动规律基本一致。日冕物质抛射出的物质大体上有环形、拱形和晕形等几种三维机构。目前对CME的产生机制还没有合理的解释。越来越多的研究者认为CME是日地能量系统的一个重要环节,是太阳能量释放并导致行星际以及地磁扰动的初始源。因此对CME现象的深入研究,将对太阳活动预报和空间环境预报有重要的推进作用。
                       (撰写:吴中华 审订:都 亨 )

日冕物质抛射

 图表出处:http://www.spaceweather.com/

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