橫看成嶺側成峰-太陽上的暗紋及日珥

2023-12-15 | 譯編者:蕭惠文 審訂員:黃俊穎


2023年12月14日SDO衛星影像所拍攝到的日珥。
2023年12月14日SDO衛星影像所拍攝到的日珥。

進行太陽觀測時,除了可以看見為人所知的太陽黑子之外,有時候也可以看見太陽邊緣處湧出火焰環狀般的景象,這是太陽的其中一項特徵結構——日珥(Prominence)。

太陽在Hα波段下觀測到的暗紋(左側箭頭)與日珥(右側箭頭)。
太陽在Hα波段下觀測到的暗紋(左側箭頭)與日珥(右側箭頭)。

日珥是電漿被束縛在太陽磁場中所形成的結構,特別是指當該結構出現在太陽表面邊緣時,藉由黑暗色的背景襯托下,磁場內的電漿發出較強的光芒,使這個結構明亮地呈現在影像中。與此同時,在太陽盤面上可能也可以發現具有黑色棉絮狀的特徵結構,其實這是和日珥一樣的太陽特徵結構,但是由於束縛在磁場結構中的低溫高密度電漿,遮擋來自由下方光球層所發出的光線,因此使得最終呈現於影像上的明暗程度略有差異,並且以暗紋(Filament)稱呼這些黯淡的條紋結構。在地面上若想要觀察日珥或暗紋,必須透過配有Hα (656.28奈米)波段濾鏡的望遠鏡觀測,便能一賭這個壯闊的現象,目前中央氣象署台北天文氣象站的每日例行觀測其中之一便是Hα影像。而在日全蝕期間,也有機會可以透過肉眼在適當的設備輔助下看見於邊緣出現的日珥。

引發2023年12月1日G3等級磁暴的日冕物質拋射事件,來源可能為稍早於太陽表面上噴發的暗紋。
引發2023年12月1日G3等級磁暴的日冕物質拋射事件,來源可能為稍早於太陽表面上噴發的暗紋。

然而,日珥與暗紋並不是永遠存在於太陽表面上,它們有時可能會逃脫太陽的束縛,將束縛於磁場結構中的電漿噴發至行星際空間,此時就會形成所謂的日冕物質拋射(Coronal mass ejection, CME)。倘若日冕物質拋射的方向是朝地球而來,更可能會引發磁暴(Geomagnetic storm),本(12)月1日G3等級的磁暴事件的來源之一,便是與暗紋噴發有關。值得一提的是,當日珥或暗紋噴發時,不一定會和太陽閃焰(Solar flare)一樣在紫外線波段的影像上出現瞬間強烈發光的情形,因此需要使用連續觀測的太陽影像進行比對,確認太陽表面上的明暗分布是否在短時間內急遽改變。

動畫顯示邊緣處明亮的日珥隨著太陽自轉成為黯淡的暗紋,最後噴發至行星際空間中。

在地球上的天氣監測中,颱風或梅雨鋒面的結構分布與位置會影響降雨的程度;而在太空天氣監測上,日珥或暗紋結構特徵與太陽表面上的位置等等,一樣會影響在噴發時日冕物質拋射強弱程度,進而影響是否會發生磁暴事件、磁暴的強度大小與持續時間。因此,日珥與暗紋噴發這類相對寧靜且緩慢產生變化的現象,也是需要特別留心的項目。

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蕭惠文

國立中央大學太空科學與工程學系碩士班畢業,現任中央氣象署數值資訊組助理研究員。

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