舉(ju) 頭望明日，就想打噴嚏。我們(men) 對太陽的存在早已習(xi) 以為(wei) 常。但大概是距離產(chan) 生美，大夥(huo) 對太陽的關(guan) 注遠沒有對“宇宙的起源”、“黑洞的形成”熱情。《2012》這樣的好萊塢科幻大片中將人類史上最大一次太陽爆發和全球毀滅性災難關(guan) 聯起來，然而，這是真的麽(me) ？今天我們(men) 就撥開雲(yun) 霧見日明，聊一聊太陽大氣中最重要的爆發現象之一：日冕物質拋射（coronal mass ejections，簡稱 CMEs）。因為(wei) 如果不了解它的脾氣，雖不至地球毀滅，後果還是蠻嚴(yan) 重的。

例如：1989年的CME事件造成了強烈的地磁擾動，導致加拿大魁北克全省近9個(ge) 小時的大停電，直接經濟損失達上千萬(wan) 美元。而當時正在工作的“太陽極大期任務衛星（SMM）”在太陽高能粒子轟擊下，其軌道高度直接下降了0.8千米，這直接加速了該衛星的墜毀。

所以，加強對CME及其他太陽活動爆發的研究和監測具有極其重要的意義(yi) ！！

日冕物質拋射與(yu) 地球磁層相互作用，產(chan) 生地磁暴和極光 | 圖源：NASA

什麽(me) 是日冕物質拋射？

太陽應該屬於(yu) “遠看靜如處子，近看動如脫兔”的典例了，太陽大氣實際非常活躍。它分為(wei) 光球、色球、過渡區和日冕。光球就是我們(men) 日常生活中肉眼看到的太陽表麵。它發出的可見光輻射遠比其他層次的輻射要強。因此，通常我們(men) 完全觀察不到其他層太陽大氣的存在。隻有發生日全食時，日麵可見光輻射被月亮遮擋，我們(men) 才可以直接看到日冕結構。

2008年8月1日日全食時太陽日冕 | 圖源：Pasachoff et al. 2009

日冕中最劇烈的活動之一就是日冕物質拋射。顧名思義(yi) ，它從(cong) 日冕中拋射出的大量磁化物質。它的爆發通常攜帶了大量的等離子體(ti) ，所釋放的能量可達10²⁸-10³²erg，相當於(yu) 幾十億(yi) 或上百億(yi) 次核爆炸的能量，同時還會(hui) 向日地空間拋射超過百億(yi) 噸的磁化等離子體(ti) ，其運動速度最快能達到幾千千米每秒。當CME向地球方向拋射時，經過兩(liang) 三天的長途跋涉，它將到達地球。如果CME攜帶南向磁場，將和地球磁場相互作用發生磁重聯過程產(chan) 生地磁擾動和地磁爆，還有肉眼可見的極光。

怎樣才能看到日冕物質拋射？

觀測日全食的機會(hui) 難得，怎樣才能長時間監測CME呢？1930年，法國天文學家 Bernard Lyot 發明了第一台地麵日冕儀(yi) ，其基本設計是通過擋盤遮住太陽光球的光線，形成如同日全食的效果，然後就可以使人們(men) 不需要等待日食的發生就能在任何晴朗的白天對太陽日冕進行直接觀測。第二次世界大戰之後，空間太陽觀測技術飛速發展。60年代以後，美國和前蘇聯開始利用人造衛星對太陽進行更加多樣化的觀測。CME的第一次清晰觀測來自“軌道太陽天文台-7（OSO-7）”，隨後一係列的空間探測衛星的長期觀測使得CME的研究開始蓬勃發展起來。高質量的觀測數據顯示，CME經常是長這樣的：

可見光日冕儀(yi) SOHO/LASCO C3 中的CME及其三分量結構 | 圖源：NASA

打開CME觀測新窗口

2022年左右我國首顆太陽探測衛星“先進天基太陽天文台”（ ASO-S）將發射升空，其科學目標就是要揭開太陽爆發的神秘麵紗。衛星上將會(hui) 搭載三個(ge) 載荷，分別為(wei) 全日麵矢量磁像儀(yi) （FMG），硬X射線成像儀(yi) （HXI）和萊曼阿爾法太陽望遠鏡（LST）。除了常用的CME可見光觀測，LST打開了一個(ge) 新的觀測窗口，在紫外萊曼阿爾法波段（121.6nm）獲取全日麵和內(nei) 日冕（2.5個(ge) 太陽半徑之內(nei) ）高時空分辨率的圖像。從(cong) 可見光和萊曼阿爾法兩(liang) 個(ge) 波段上看，CME的長相原來風格迥異。

ASO-S衛星及模擬的CME可見光和萊曼阿爾法波段觀測 | 圖源：ASO-S和METIS

圍繞CME研究，紫台LST團隊正利用LST的觀測優(you) 勢，結合人工智能等新技術，對CME實行自動識別與(yu) 跟蹤，深入挖掘CME新的物理本質，以期對其進行監測和預報，為(wei) 我們(men) 的航空航天通信導航等活動提供預警保障。

作者簡介

應蓓麗(li) ：中國科學院紫金山天文台”太陽高能及其相關(guan) 物理過程團組”博士生，LST團隊成員，研究方向為(wei) 日冕物質拋射。


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