1.2 太阳风暴来袭之日冕物质抛射

我们对太阳的存在早已习以为常。但大概是距离产生美，大家对太阳的热情远没有对“宇宙的起源”“黑洞的形成”这些话题的高。好莱坞科幻大片《2012》中将人类史上最大一次太阳爆发和全球毁灭性灾难关联起来，然而，这是可能发生的吗？拨开云雾见日明，我们就来聊一聊太阳大气中最重要的爆发现象之一：日冕物质抛射（Coronal Mass Ejection，CME）。因为如果不了解太阳的脾气，虽不至于使地球毁灭，但是，后果还是蛮严重的。

1989年的CME事件造成了强烈的地磁扰动，导致加拿大魁北克全省近9个小时的大停电，直接经济损失达上千万美元。而当时正在工作的太阳极大年使者（Solar Maximum Mission，SMM）在太阳高能粒子轰击下，轨道高度直接下降了0.8千米。这大大加速了该卫星的坠毁。

所以，加强对CME及其他太阳活动爆发的研究和监测具有极其重要的意义。

什么是日冕物质抛射？

太阳应该属于“远看静如处子，近看动如脱兔”的典型了。太阳大气实际非常活跃，它分为光球、色球、过渡区和日冕。光球就是我们日常生活中肉眼看到的太阳表面。它发出的可见光辐射远比其他层次的辐射要强。因此，通常我们完全观察不到其他层太阳大气的存在。只有发生日全食时，日面可见光辐射被月亮遮挡，我们才可以直接看到日冕结构。

日冕中最剧烈的活动之一就是日冕物质抛射。顾名思义，它是指从日冕中抛射出的大量磁化物质。爆发所释放的能量可达10 ²⁸ ~10 ³² 尔格，相当于几十亿或上百亿次核爆炸的能量，同时，那些由爆发抛射进入日地空间的磁化等离子体重量超过百亿吨，其运动速度最快能达到每秒几千千米。当CME向地球方向抛射时，它将经过两三天的长途跋涉到达地球。如果CME携带南向磁场，将和地球磁场相互作用发生磁重联过程，从而产生地磁扰动和地磁暴，还有肉眼可见的极光。

怎样才能看到日冕物质抛射？

观测日全食的机会难得，怎样才能长时间监测CME呢？1930年，法国天文学家贝尔纳·李奥（Bernard Lyot）发明了第一台地面日冕仪，其基本设计是通过挡盘遮住太阳光球的光线，形成如同日全食的效果，然后就可以使人们不需要等待日食的发生就能在任何晴朗的白天对日冕进行直接观测了。第二次世界大战之后，空间太阳观测技术飞速发展。20世纪60年代以后，美国和苏联开始利用人造卫星对太阳进行更加多样化的观测。CME的第一次清晰观测来自轨道太阳观测站-7（Orbiting Solar Observatory 7，OSO 7），随后一系列的空间探测卫星的长期观测使得CME的研究开始蓬勃发展起来。高质量的观测数据显示，CME的样子经常是这样的：

打开CME观测新窗口

2022年左右，我国首颗综合性太阳探测专用卫星——先进天基太阳天文台（Advanced Space-based Solar Observatory，ASO-S）已发射升空，其科学目标就是要揭开太阳爆发的神秘面纱。卫星上将会搭载三个载荷，分别为全日面矢量磁像仪（FMG），硬X射线成像仪（HXI）和莱曼阿尔法太阳望远镜（LST）。除了常用的CME可见光观测，LST打开了一个新的观测窗口，在紫外莱曼阿尔法波段（121.6纳米）获取全日面和内日冕（2.5个太阳半径之内）高时空分辨率的图像。从可见光和莱曼阿尔法两个波段上看，CME的长相风格迥异。

紫台LST团队正利用LST的观测优势，结合人工智能等新技术，对CME实行自动识别与跟踪，深入挖掘CME新的物理本质，以期对其进行监测和预报，为我们的航空航天通信导航等活动提供预警保障。

作者简介

应蓓丽

中国科学院紫金山天文台博士研究生。研究方向：日冕物质抛射。 YKNIpSCTW6ZjZ4H6XJYoV0rwwN8VfKF4CDuzSRUwm0K0hUokv3mMvjPpPsHBO4wG