谱斑

太阳色球中的活动现象

太阳色球中的活动现象。利用色球望远镜或太阳单色光观测镜,在用CaⅡ(电离钙)的H、K线或Hα 线等观测太阳圆面时，可看到太阳单色像上有大块增亮区域。这些增亮区域称为谱斑，又称亮谱斑。有时也观测到一些暗黑的区域，称为暗谱斑。通常把由CaⅡ的H、K线观测到的谱斑称为钙谱斑,而把由Hα线观测到的谱斑称为氢谱斑。

简介

谱斑是太阳光球层上比周围更明亮的斑状组织。利用色球望远镜或太阳单色光观对它观测时，常常可以发现：在光球层的表面有的明亮有的深暗。这种明暗斑点是由于这里的温度高低不同而形成的，比较深暗的斑点叫做“太阳黑子”，比较明亮的斑点叫做“光斑”。光斑常在太阳表面的边缘“表演”，却很少在太阳表面的中心区露面。因为太阳表面中心区的辐射属于光球层的较深气层，而边缘的光主要来源光球层较高部位，所以，光斑比太阳表面高些，可以算得上是光球层上的“高原”。太阳色球层有些局部亮区域，我们称它为谱斑。它处于太阳黑子的正上方。有时谱斑亮度会突然增强，这就是我们通常说的耀斑。耀斑释放的能量极其巨大。其巨大的能量来自磁场。

谱斑与光斑

（太阳光球像，日面边缘可见明亮的光斑。）

光斑是与太阳黑子相反的一种光球现象，温度约比光球高1000C，在日面边缘部分所看到的微弱明亮区域就是光球光斑。谱斑出现在色球中，位于光斑之上，也称为色球光斑，用单色光可以在日面任何部分都可以观测到谱斑。光斑和谱斑都与太阳黑子有着密切的关系，它们常常相互伴随，有着11年周期的变化。一般情况下，光斑和谱斑的出现，意味着即将有黑子群出现日珥和暗条。

（太阳色球像，其中一些暗条就是日珥的投影。）

氢是太阳大气中最丰富的元素，而且这条谱线位于可见光区。当我们仔细观测日面边缘——色球层时，会发现它不是均匀的一层，而是有着迅速变化的多种精细结构，就象一个燃烧的大草原，有的呈流烟状，有的呈环状，这就是通常所说的日珥。日珥可分为宁静日珥、活动日珥和爆发日珥三大类。宁静日珥变化缓慢，可在日面存在几天甚至几十天。活动日珥总在不停地变化，它们像喷泉一样从日面喷出来，又慢慢地落回到日面。爆发日珥以每秒几百千米的速度，将物质喷发到几十万甚至上百万千米的高空，蔚为壮观。日珥在日面上的投影称为暗条，当暗条随着太阳自转到日面边缘时，就可以观察到日珥了。

美国SOHO卫星拍摄的 1997年8月26日一次太阳日珥爆发过程。

（太阳日珥喷发，注意右下角那个蓝色的地球，可以想象日珥爆发的规模。）

谱斑的光谱

在谱斑中，CaⅡ的H、K线中心附近出现反转，即在吸收线中存在着发射，而在发射部分又有附加吸收。习惯上把线心附近的发射峰称为K2，发射峰上由吸收造成的凹陷部分称为K3，在发射峰两旁很宽的吸收部分称为K1，并用v、r下角字分别表示紫翼和红翼。谱线中吸收系数由线翼向线心增加。根据太阳大气中谱线的形成和致宽理论可知：线心吸收系数最大，其辐射对应于太阳大气较高层次，而线翼处的辐射则对应于较低层次。因此，K1、K2、K3分别代表色球层不同高度的辐射。虽然它们的准确位置还未确定，但可以肯定，K1和K3是分别在色球下层和上层形成的。CaⅡ的H、K线形状的特点，是与谱斑中物理参数（包括温度、密度、压力，特别是电子压力等）随高度的异常分布有关。　谱斑区域的Hα 轮廓:Hα3表示线心部分,Hα2距离线心约0.25埃，而Hα1为离线心约0.5埃的部分。它们同样表示来自色球层不同高度的辐射。在大多数谱斑中,Hα、Hβ的线心强度比非扰区域大；但 Hγ以外的其他巴耳末线，谱斑区与非扰区的轮廓差别就不明显。在这些谱线的单色图中，谱斑已不可见。一些较强的金属谱线，例如镁、钠、铁和电离锶等的谱线，它们的轮廓变化也比CaⅡ的H、K线简单。它们的线心一般都有附加发射。所以，用这几条谱线的线心波长观测时，都可看到亮谱斑，但不如钙谱斑那么清晰；而在线翼处观测时，则可看到暗谱斑。上述谱斑中不同谱线的轮廓变化特性是不同的，可以认为是由谱斑中特殊的物理条件和形成不同谱线的高度不同所造成的。

钙谱斑和氢谱斑

日面的CaⅡ的K单色像与氢Hα 单色像明显不同。CaⅡ的K单色像上谱斑比较清楚,和周围非扰背景比较，反衬较大。用K3观测时，反衬最大，谱斑特别清楚。在Hα线心处观测时，氢谱斑以亮谱斑形式出现，但比钙谱斑模糊,反衬不如CaⅡ的K线大。在氢谱斑中可看到旋涡结构,在黑子周围尤为明显。在Hα1中观测时，氢谱斑为暗谱斑。在氢单色像中,特别是Hα3单色像中，还可清楚地看到暗条。有些暗条在钙单色像上也可看到，但很不清楚。

仔细观测可以看出,钙谱斑由密集的亮结所组成,亮结组成网络结构。亮结分两类：K2中观测到较粗糙的结构，它们的直径为8000公里，间距为10000～20000公里;在K3中观测到的精细结构，它们的直径为700～1,600公里，间距为1000～6000公里。亮结的存在表示谱斑中温度不均匀，亮结与热区相对应。密集的亮结意味着谱斑中热区占优势。氢谱斑也有类似的精细结构。

谱斑磁场

谱斑中磁场强度可达 200高斯。谱斑与中等场强的磁场共生,钙谱斑与20～200高斯的纵向磁场相关，钙谱斑的外形与20～40高斯的等强度轮廓对应。钙谱斑与氢谱斑的亮度与场强大致成正比。氢单色像中的暗纤维或钙单色像中的亮纤维，取向都与磁力线方向相同。谱斑的精细结构“亮结”可能是磁流环与形成电离钙谱线（或Hα谱线）的色球层的交点。

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