阳光卫星与太阳活动

近日搞来一张阳光卫星10周年的海报，贴到了实验室的墙上。既然有同学打听该卫星的情况，索性写点东西讲讲好了。虽然本人不是搞太阳的，太阳活动区物理好歹也算是蹭过课，多少还能扯得靠点谱。至于专业人士，有砖还请尽情砸。</>先亮一亮海报：画面正中就是阳光卫星的效果图，周围是X射线的太阳影象结合黑子周期（曲线部分），可见吻合得非常好。最下一行小图是重要成果回顾。下面这个是海报的反面，Solar Storm Puzzle，太阳黑子、太阳磁图、紫外和X射线太阳、日冕物质抛射，还有极光，之前被贴过N久，看得生腻，这次就换一面吧：本文的主线就是海报下面罗列的一行小图。不过正题开始之前，再贴一张图，太阳在一个活动周期内的X射线亮度变化。这也是多年前我对阳光卫星的最初印象：图片来源：Yohkoh — A Decade of Discovery阳光（Yohkoh）卫星于1991年8月30日在种子岛发射（右图），是日本、美国和英国的合作项目，旨在研究日冕和太阳耀斑。其上的仪器共有4台：软X射线望远镜、硬X射线望远镜、布喇格晶体光谱仪和宽带光谱仪。其中的软X射线望远镜在卫星发射后数年内更是唯一专门用于监测太阳活动的X射线望远镜，前面贴出的太阳活动图即是它的杰作。阳光卫星对太阳活动的几项重要观测成果：关于磁重联：现代太阳活动理论尤其是耀斑理论将磁重联视为基本出发点。阳光卫星观测到了耀斑的软X射线环带尖角结构（左图），由此可以推知中性线（可以理解为相反极性磁场的分界线）的存在及其形态，巩固了磁重联理论的地位。日冕形态的变化：右图，由太阳风暴导致，对空间天气有着重要的意义。日冕的硬X射线辐射：左下图中的等高线部分。耀斑爆发期间日冕区域的硬X射线源。这是关于耀斑释能区域的第一个直接证据，据信耀斑环顶（参见图中的假彩色部分，软X射线）的硬X射线致密源正是能量释放的最初位置。此外阳光卫星还发现了耀斑在不同波段的硬X射线下呈现的不同结构，能段越硬，双足点和致密环顶源的结构就越明显。日冕耗尽：右图，比较两张小图，可见日冕沿虚线变暗了很多，而时间间隔只有10几分钟。这是太阳爆发外抛大量等离子体的产物，也是太阳风暴的前兆。此外，图中箭头所指的是一个椭圆形致密区域，正与耀斑尖角相对，之间拖出的垂直结构据信正是磁重联理论需要的电流片。日冕温度：主要是测量了日冕温度随高度的变化。日冕波：因耀斑爆发导致的太阳大气涟漪。 S形亮斑：如左下小图，太阳的强磁场区域作用的产物，也是爆发的根源。通常在日冕物质抛射的数天前可以在日面观测到S形亮斑，因此这一现象常用于空间天气预报。右下小图中的则是日冕物质抛射之后，左下小图演化的产物。磁场断裂：太阳耀斑发生期间，扭曲的磁力线会释放出能量并重新拉直。这是人们对耀斑的一般看法。阳光卫星10年的观测无疑可以为磁场重建提供线索。未来：只是相对海报发行时间来说的，现在早已成为历史。2001年12月14日的日食期间，阳光卫星在转为安全模式后无法再次锁定太阳，致使任务终结。卫星本身则于2005年坠入大气解体。阳光卫星前后共运转10年，几乎监视了整整一个太阳活动周，获取了大量太阳物理的一手数据。海报之外： 冕洞观测：冕洞是X射线下所见的日冕暗区，也就是图中的黑色部分。这是开放磁力线的表征和太阳风外流的区域。阳光卫星的很多图象中都可以看到冕洞的踪迹。冕洞变化周期与黑子周期错开，在太阳峰年之后的几年间数目达到最多。磁环：常见于X射线图象上，呈复杂的纤维结构。磁拱：活动区的表征，如右图即是耀斑爆发之后从活动区升起的磁拱，可以快速扩展到高纬度区。其他日冕活动现象：X射线喷流、微耀斑……11年太阳活动周：作为第一颗几乎监视了一个完整活动周的卫星，11年周期自然是阳光的重要研究对象，如太阳活动周与黑子计数、太阳活动周与日面亮度、太阳活动周与日冕变化……其他一些有意思的东西，换个波段看天象：软X射线水星凌日，1993年11月6日：软X射线日偏食，1994年11月3日：内容来自 Bo Zhang's Homepage

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