日珥

天文现象

在日全食时，太阳的周围镶着一个红色的环圈，上面跳动着鲜红的火舌，这种火舌状物体就叫做日珥，日珥是在太阳的色球层上产生的一种非常强烈的太阳活动，是太阳活动的标志之一。

简介

太阳大气层里的巨大气体云，比其环绕物浓厚且冷，通常用分光镜就可看见。它们如同火焰般突出在太阳边缘。在结构上，它们显示出巨大的差异。静止日珥在太阳高纬度处可延续数月，典型的可达40000千米高、200000千米长。活动日珥相对来说存在时间较短，并且可在几分钟内改变形状。

别名

日珥是日晕的一种。一般指完整日晕外侧的小段晕弧。

【别名】

冠珥《周礼·春官·眂祲》：“四曰监”汉·郑玄注：“监冠珥也。”唐·贾公彦疏：“云‘监冠珥也’者，谓有赤云气在日旁如冠耳。珥即耳也，今人犹谓之日珥。”《晋书·天文志中》：“冠珥背璚，重叠次序，在于日旁也。”

冠冕唐·韩偓《登南神光寺塔院》诗：“日宫紫气生冠冕，试望扶桑病眼开。”

研究历史

日全食时，用肉眼可以看见火红色的日珥。1842年7月8日日全食的观测，留下了最早的、明确的日珥观测记录。1860年7月 18日日全食时拍摄了日珥的照片。1868年8月18日日全食时，拍到日珥的光谱,确定日珥的主要成分是氢。此外，还在日珥光谱中发现一条波长为5876埃的黄线，但在当时实验室里从未见过这条谱线，遂把发出这种谱线的物质命名为Helium(氦),此字源于希腊语Helios（太阳），意即太阳元素。到1895年，才在实验室里提炼出氦。从二十世纪初期起，天文学家用分光仪等仪器对日珥的光谱、物态、结构、运动、形成、演变等进行了大量的研究。如今空间探测兴起，在地球大气层外拍得了日珥的紫外线和X射线光谱。此外，还对日珥进行了射电观测。

特征

日珥是突出在日面边缘外面色球层的一种太阳活动现象。它们比太阳圆面暗弱得多，在一般情况下被日晕（即地球大气所散射的太阳光）淹没，不能直接看到。因此必须使用太阳分光仪、单色光观测镜等仪器，或者在日全食时才能观测到。日珥出现时，大气层的色球酷似燃烧着的草原，玫瑰红色的舌状气体如烈火升腾，形状千姿百态，有的如浮云，有的似拱桥，有的像喷泉，有的酷似团团草丛，有的美如节日礼花，而整体看来它们的形状恰似贴附在太阳边缘的耳环，由此得名为“日珥”。

日珥的爆发最为壮观，爆发前是一团密密实实的“冷气团”，温度只有7000℃，悬浮在100万℃的日冕中。日珥在大小、形状和运动方面差别很大，而且有活动日珥和宁静日珥两种主要类型。活动日珥快速喷发，持续几分钟至几小时。活动日珥和黑子群有关，而且同黑子群一样，在数量和活动上都同太阳活动周期紧密相关。宁静日珥喷发平缓，减退更慢，可延续几个月。

形成原因

日珥的形成问题尚未解决。最难解释的是，大部分日珥在比它们稀薄得多的日冕中存在，常常在几乎是空无一物的日冕中突然浮现出日珥。计算表明，日冕的全部物质都不够凝聚成几个大日珥，因此，日珥的物质基本上来自色球层。如今比较流行的日珥形成理论，认为日珥出现在日冕磁力线的马鞍形凹陷处(图2)。如果由于某种原因，日冕磁力线有局部的凹陷，这时与磁场“冻结”在一起的色球物质沿磁力线运动，会有一部分留存在这样的“磁坑”内,由此形成日珥。从侧面看,由于日珥物质所受的重力与洛伦兹力正好平衡，磁力线可以把日珥支撑住。

分类

按运动情况来看，日珥可分为爆发型、宁静型和活动型这样三大类。如果细分下去可以分为十几类。宁静日珥，在观测时间内似乎是不动的，而活动日珥，则老在不停地变化着。它们从太阳表面喷出来，沿着弧形路线，又慢慢地落回到太阳表面上。但有的日珥喷得很快、很高，它的物质没有落回日面，而是抛射入宇宙空间了，爆发日珥的高度可以达到几十万千米。1938年爆发的一个最大日珥，顷刻间上升到157万千米的高空，而地球的直径不过1.3万千米。

日珥的分类方式主要有两种：

第一种

分类根据形态和运动的特征，日珥可以分为若干类型。已经提出几种不同的日珥分类法，比较流行的是把日珥分成六大类：

①活动日珥,

②爆发日珥,

③黑子日珥（出现在黑子群上空），

④龙卷日珥（象龙卷风一样，具有扭曲形状），

⑤宁静日珥，⑥冕珥（从日冕空间发出的细流状日珥）。每一大类又分为若干小类。分类的界限并不绝对，例如，有的宁静日珥可以突然转变为活动日珥或爆发日珥。

第二种

日珥分为宁静的、活动的以及爆发的三大类。顾名思义，宁静日珥比起另外两种日珥来，显然不够活跃，变化比较缓慢，一般能够在日面存活几天时间，因此能够经常看到宁静日珥。有时宁静日珥甚至可以形状丝毫不变地在日冕中存在数月之久，这简直令人不可思议。日珥的物质密度比日冕高几千倍甚至上万倍，它们的确是色球层里的物质。日冕的温度高达100万～200万K，是什么原因使得温度大约7000K的日珥能在如此高温状态下长期存在呢？它们是怎样产生的？如今这还是一个尚未解决的问题。有很多天文学家都认为是太阳磁场和日珥磁场的作用，导致了日珥的产生和存在。但是，具体的细节，还需要进一步的探讨。

活动日珥比宁静日珥活跃得多，总在不停地变化。它们像喷泉一样，从太阳表面喷出很高，又沿着弧形轨迹慢慢地落回到太阳表面。也有的日珥喷得很快很高，它的物质不再落回到日面，而是抛入宇宙空间了。

最壮观的还数爆发日珥。爆发日珥发生的时候，以每秒700多千米的高速将物质喷发到日冕中，高度达几十万甚至上百万千米，蔚为壮观。天文学家观测到的一次最大的爆发日珥，上升高度竟然高达157万千米，太阳的直径为139万千米，比太阳直径还高。

日珥运动

日珥的运动很复杂，具有许多特征。例如，在日珥不断地向上抛射或落下时，若干个节点的运动轨迹往往是一致的；当日珥离开太阳运动时，速度会不断增加，而这种加速是突发式的，在两次加速之间速度保持不变；在日珥节点突然加速时，亮度也会增加。对于这些现象还没有满意的解释。主要问题是：日珥的密度远大于日冕，但宁静日珥可长期存在于日冕中，既不坠落也不瓦解。是什么力量支撑和维持著它？活动日珥和爆发日珥的速度可高达每秒几百公里，动力从何而来？日珥运动往往突然加速，甚至宁静日珥会一下子转变为活动日珥，原因是什么？这些问题都有待于进一步研究。一般认为，除重力和气体压力外，电磁力在日珥运动中是一个重要因素。日珥运动状态的突变可能与磁场的变化有关。

分布

日珥在太阳南、北两半球不同纬度处都可能出现，但在每一半球都主要集中于两个纬度区域，而以低纬度区为主。低纬区的日珥的分布与黑子的分布相似，按11年太阳活动周不断漂移。在活动周开始时，日珥发生在30°～40°范围内，然后逐渐移向赤道，在活动周结束时所处的纬度平均约为17°。这比黑子区域的平均纬度始终高10°左右。至于高纬度区，日珥大约在黑子极大期过去三年后才出现，一直存在到黑子极小期。高纬度区的日珥并不漂移，都在45°～50°范围内。上述两个区域的分界约在纬度40°处。

日珥的数目和面积都与11年的太阳活动周有关，随黑子相对数而变化。但变化幅度没有黑子相对数那样大。

日珥的上升高度约几万公里，大的日珥可高于日面几十万公里，一般长约20万公里，个别的可达150万公里。日珥的亮度要比太阳光球层暗弱得多，所以平时不能用肉眼观测到它，只有在日全食时才能直接看到。

日珥是非常奇特的太阳活动现象，其温度在5000～8000K之间，大多数日珥物质升到一定高度后，慢慢地降落到日面上，但也有一些日珥物质漂浮在温度高达200万K的日冕低层，既不附落，也不瓦解，就像炉火熊熊的炼钢炉内居然有一块不化的冰一样奇怪，而且，日珥物质的密度比日冕高出1000～10000倍，两者居然能共存几个月，实在令人费解。

光谱

通过光谱分析，可以测定日珥的物理参数和化学成分，了解日珥物质的激发和电离状态，建立日珥的结构模型，并研究太阳辐射（尤其是日冕的紫外线和X射线）对日珥的影响。日珥的光谱包括许多条发射线和暗弱的连续光谱。在可见区，主要的发射线是氢的巴耳末线（从Hα 起，最多已看到约40条线）,此外,还有氦以及钙、铁、镁、钛、锶等金属的谱线。利用不同元素的谱线宽度，可求得日珥的温度约为7,000K，湍流速度约4公里/秒。从巴耳末线的数目和谱线轮廓的分析，都可得出日珥的电子密度约为每立方厘米1011个，日珥的物质密度也与此相近。

日珥发射线谱线展宽的主要原因是多普勒致宽和辐射阻尼；斯塔克效应的作用很小。巴耳末线的前几条以及钙的H、K等强线都受到自吸收的显著影响。日珥的连续光谱主要是从3646埃开始向短波方向延伸的巴耳末连续区。利用连续光谱的能量随波长的分布，也可以推算出日珥的温度和密度。

1973年5月发射的天空实验室，用特制的仪器在280～1350埃拍摄了大量的日珥和暗条光谱。在这个波段范围内的许多条发射线，有的(例如氢的赖曼系)来自日珥的低温(约10-4K)内核,有的（例如 CⅡλ1336埃和CⅢλ977埃）来自日珥与日冕之间的中介层(温度约105万K)。除光波外,日珥还发出射电波，在毫米波段已经有观测记录。

磁场

表明日珥具有磁场的事实是：

①活动日珥的运动轨迹和环状日珥本身都很象磁力线；

②日珥是一团温度较低(约7,000K)的等离子体，却能在高温(约106万K)的日冕中产生并长期存在，很可能是因为，具有隔热作用的磁力线严密地包围住日珥；

③日珥的物质密度比日冕高1000～10000倍，而能长期悬浮在日冕中不坠落和弥散，很可能是靠磁场来支持和维持的。从1960年开始，天文学家用太阳磁像仪测量日珥的磁场。

结果表明，宁静日珥的磁场强度约为10高斯,而活动日珥可达200高斯。宁静日珥中的磁力线主要沿水平方向，活动日珥的磁场结构较为复杂，爆发日珥的磁力线大概是螺旋状的。

观测

有幸看见过日全食的人，一定还记得那短暂而又壮丽的景色。太阳完全被月球遮住了，“黑夜”突然来临。在那个“黑太阳”的周围，镶着一个红色的光环，美丽极了，这就是太阳的色球层。天文学家形容太阳色球层像是“燃烧着的草原”，或者说它是“火的海洋”，那上面许多细小的火舌在不停地跳动着，不时的还有一束束火柱窜起来很高，这些窜得很高的火柱就叫做“日珥”。

日珥是太阳色球层上一种经常性的而且十分美丽壮观的活动现象。日全食难得一见，怎么样才能在平时也能观察色球研究日珥呢？天文学家利用日全食的机会，通过对太阳色球闪光光谱的观测，发现太阳色球层有几种特有的很强的辐射。最强的一种辐射是氢原子发射的波长为656.28纳米的红色光，简称色球的Hα谱线辐射。其次还有电离钙发射的波长为393.37纳米的深紫色光，简称K谱线，还有波长为396.85纳米的H谱线等。而太阳光球层的温度比色球层低，光球在这几个波长处的辐射几乎为零。天文学家利用色球层的这一特点，制造出色球望远镜。他们将只允许656.28纳米波长透过的滤光器（也叫Hα滤光器）安装在太阳望远镜的后部，这样，在望远镜的目镜里就看见了红色的太阳色球，好像一个熊熊燃烧的大火球，一个个鲜红的火舌在上面跳动，非常美丽壮观。因此太阳色球也叫Hα色球或者叫氢色球。

有了色球望远镜，天文学家就可以随时对太阳色球和日珥进行观察和拍照了。日珥绰约多姿，变化万千，有的像浮云，有的像喷泉，有的像篱笆，还有的似圆环、彩虹、拱桥，等等。日珥的大小不一样，一般高约几万千米；大大超过了色球层的厚度，因此，日珥主要存在于日冕层当中。通过对日珥光谱的分析和研究，已经知道它们的温度大约7000K。

观察过日珥的人可能会发现，日珥都出现在日面的边缘。可并不是日珥仅仅出现在日面边缘。发生在日面当中的日珥，由于与背景为同一种颜色，所以我们看不出它们的存在。但是，我们可以看见它们在日面上的投影，是一些暗黑的条状物，叫做暗条。当这些暗条随着太阳的自转到达日面的边缘时，我们就能看见这些日珥了。

2013年

2013年，NASA太阳动力学天文台观测到太阳表面出现的巨大日珥，探测器拍摄到太阳日珥的情景，在太阳磁场线的作用下，此类强大的爆发可“悬停”在太阳表面数天甚至是数周。

2015年

2月9日太阳出现了有记录以来最长暗条，长度超过100万公里，比太阳半径还长。

这个暗条实际上是悬浮在太阳磁场中的炽热气体，如果暗条出现在太阳侧边，就成了高耸的日珥。暗条通常持续数小时到数天，截止2015年2月13日仍然存在。

日珥出现后，科学家正在追踪这不同寻常的结构，部分暗条可能随时都会崩塌或爆发，将会对地球产生影响。

太阳风暴发生时会向周围空间输出三种影响：电磁辐射直接影响地球向日面的大气层和电离层，对短波通讯造成干扰；耀斑爆发喷射出的大量高能粒子，会危及宇宙飞行器内的宇航员和仪器的安全；日冕物质抛射，则会引起地球强烈的磁场变化，届时地表电网可能过热，航空运输可能中断，卫星导航可能失去功能。

2022年

2022年12月13日消息，中国科学院国家空间科学中心公布了中国综合性太阳探测卫星“夸父一号”的首批科学图像，莱曼阿尔法太阳望远镜的3个子载荷之一，太阳日面成像仪实现了国际上首次在卫星平台上获得莱曼阿尔法波段全日面像，其中对日珥的演化图像清晰完整。

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