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太阳活动区是太阳上磁场最强(一般在1000高斯以上)的区域。大家所熟知的太阳黑子就是活动区的核心成员,大的活动区经常会有多个黑子聚在一起,称为黑子群。由于是太阳爆发最主要的源区,活动区一直一来受到太阳物理和空间天气研究人员的密切关注。
本周太阳上出现了一个超大的活动区,根据美国大气海洋局(NOAA)的命名,它被称为活动区12192。该活动区内发现了数十个黑子,10月22日黑子数量达到66个,可称得上超级黑子群。根据NOAA下属的空间天气预报中心(SWPC)提供的信息,该黑子群的表面积到10月23日已达到太阳表面(正对我们的一面)总面积的0.27%左右,大约是地球表面积的15倍。据此,活动区12192已成为第24太阳活动周(约从2008年到2019年)最大的黑子群,同时也是近24年来最大的黑子群。其中最大的一个黑子面积达到地球表面积的大约两倍,据称在地球上用肉眼可见(需要带特殊的看太阳的眼镜,以防止眼睛受到损伤,比如日食眼镜、巴德膜等)。图1-3显示了该活动区的光球图像、日冕图像以及磁场结构。
太阳耀斑是太阳上能量瞬时剧烈释放的过程。根据X射线流量增强的程度,耀斑由大到小可分为X级、M级、C级等。大的活动区往往是太阳耀斑频繁发生的区域。活动区12192自10月18日在太阳表面上出现后,到10月23日24时为止已经产生了两个X级耀斑、约十个M级耀斑,以及三十多个C级耀斑。其中,发生在22日14时28分左右的X1.6级耀斑已导致国际上数个短波通信系统瞬时中断,其对卫星运行以及其它高技术系统的影响正在评估中。利用高分辨率的太阳光谱仪,笔者亲自观测到了源自该活动区的约35个耀斑的光谱。伴随着这些耀斑,部分物质被以每秒数百公里的速度从太阳上抛射到行星际空间(称为日冕物质抛射)。幸运的是,到目前为止,我们还没有观测到朝向地球运动的日冕物质抛射。
根据NOAA/ SWPC的空间天气预报,在未来的几天里,活动区12192仍将可能产生大的X级和M级耀斑。由于目前该活动区已经跟着太阳自转到了太阳表面的中心附近,因此与耀斑伴随的日冕物质抛射很有可能会朝向地球运动。如果抛射物质到达地球轨道,与地球的高层大气相互作用,则会产生绚烂多彩的极光。与此同时,地球磁场会受到剧烈扰动,产生地磁暴,有可能对人造卫星的正常运行以及导航通讯系统造成严重影响。
目前,全球的空间天气业务部门以及太阳物理研究机构都在密切监测活动区12192的进一步演化。目前在轨运行的几颗观测太阳的卫星以及多数地面太阳望远镜都在对该活动区进行联合监测,这些观测设备包括美国的太阳动力学天文台卫星(SDO)、太阳界面层成像光谱仪卫星(IRIS)、日本的日出卫星(HINODE),以及美国国家太阳天文台的邓恩太阳望远镜DST、大熊湖天文台的新太阳望远镜(NST),还有中国云南天文台的新真空望远镜(NVST)。这些观测资料不仅可用来预报活动区12192未来几天的爆发,为人类航天、通讯、导航等高技术系统的运行提供参考,还将大大助益太阳物理的基础研究。
图1:SDO飞船上搭载的HMI仪器拍摄的太阳白光照片,显示了太阳低层大气——光球的辐射结构。太阳表面上黑色的区域是太阳黑子,其辐射弱,但磁场强。活动区12192即为该图中间偏下处的黑子群所组成的。图像来源:SDO飞船官方网站http://sdo.gsfc.nasa.gov/。
图2:SDO飞船上搭载的AIA仪器拍摄的太阳紫外辐射的照片,显示了太阳高层大气——日冕的辐射结构。该图是三个波段的照片合成的,颜色的亮暗大体上代表温度的高低。活动区12192的日冕辐射结构包括中间部分的环状结构和两侧的扇形结构。图像来源:SDO飞船官方网站http://sdo.gsfc.nasa.gov/。
图3:重构出来的太阳磁场结构(白线代表磁力线)。背景黑白图是太阳表面的纵向磁场分量,黑色和白色代表磁场的两个不同极性,由SDO飞船上搭载的HMI仪器所测量。活动区12192的磁场结构与图2所显示的日冕辐射结构基本相似。图像来源:今日太阳网站http://sdowww.lmsal.com/suntoday/。
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