在这个问题上，已经考虑徘徊(pai2 huai2)了足够长的时间，是一个最初由学生为主提出的课题。确切的起始时间已埋入记忆的沉渣，难以泛起。或许是2015年晚些时候，或许是2016年早些时候。不管怎么样，该结束了： Let’s finish what we started.

问题的主角叫“活动区间环”或“跨活动区冕环”。

大家或许看到过，太阳表面时常会冒出“显”黑的小块区域，称为黑子。黑子都是从太阳内部浮出的，浮出时，总是成双结对，也就是一对一对的。浮出的黑子对虽表现各异，但总体上都要经历一个由年幼-年青到衰老的阶段。期间，黑子对间自然各种纠缠瓜葛不必细表，也演绎出世人眼中如同“史诗般”宏大壮阔的“抛射”和“闪耀”现象，就是大家常说的日冕物质抛射和太阳耀斑；也会表现出不少“委婉”“旖旎（yi3ni3）”的“田园式风光”，也如三亚沙滩般常年燃放着烟花，出现各种小型的“闪耀”和“喷射”，说的就是各种日冕亮点、增亮、喷流等行为。这些活动现象多出现于黑子及其外围和上方区域，有关区域因此就被称为“活动区”(Active Regions)。

太阳表面和同时间日冕的合成图像，其中太阳盘面图像来自于SDO卫星上的AIA设备，盘面以外的日冕图像来自SOHO卫星的LASCO日冕仪，观测时间为2012年1月27日。太阳表面亮的区域为活动区，日冕中右上方为正在发生的日冕物质抛射事件。杜国辉作图。

由美国BBSO-太阳望远镜(左上)和NASA SDO卫星(其余三图)于2011年9月7日观测到的太阳大气局部区域图像，依次为黑子图像、相应的磁场极性(其中黑框为左上图的观测区域)，以及两幅171埃-极紫外波段的日冕图像。其中左下图视场范围与右上图相同，右下图的视场范围最大。(取自Ruan et al., 2015, ApJ.)

太阳“活动区”之所以能“活力四射”，从根本上而言，作为正常的地球人都可理解，正是这“成双配对”所致使的。当然，更趋切地说，配对的是磁场，“活力四射”的主谋也是磁场，是极性相反的正负磁场之间的纠葛所致。任一单个黑子，均呈现具主导地位的单一极性，例如或为“阴”或为负的南极和或为“阳”或为正的北极，阴阳合和，之间以磁线贯通。可以说，大部分源自正极黑子的磁力线都会返回到“配上对”的负极黑子。这种连通，在日冕中看来就是一个个如同“拱桥”一样的环系，主要位于活动区上方，就是冕环。不错，它们像桥，架起了正负极黑子物质能量沟通的桥梁；它们像宅，构筑起黑子们成双配对的场所。

由日冕环系所构建起的活动区，如同密集编织的铁丝网，下方容纳着不断由太阳内部对流运动输送上来的物质和能量（以磁场能量为主）。因此，这些环系可称为磁宅（最近见到新闻上，有人称之为磁笼，大概也没多少新意，我们大家早就了解了）。在这里，物质可以积累，能量可以集中，若能量在相对固定的空间中耗散了、温度便会升起来，因而，活动区密度也高、温度也高，看起来就很亮；此外，尽管时不时地有消耗，但能量还是可以在其中堆积，这其实是为了将来某刻能辉煌地“闪耀”和壮丽地“抛射”。

成双配对的黑子们在成长衰老的过程中，形态难免变化、构成难免松弛，所谓“时光流转、韶华(shao2 hua2)不再”，之后结构上松散的黑子便进入了衰退期，慢慢退出太阳表面和太阳大气这个“舞台”。期间，自然也会受到来自下方太阳内部对流运动的各种影响和控制，使得看似稳固的“磁宅”常常活动频仍(reng2)，这些都是活动区在以各种形式释放能量的表现。

在活动区为期不长（常为一周至几周时间）的“演艺”生涯之中，临近甚至其内部区域又可能有新的黑子浮现。如果是在内部出现，实为“萧蔷之祸”，这个扰动的能量很强，新人旧人的整合，会催生出强烈的主导极性地位的“争夺”和彼此间意欲共存的“融合”。如果在临近，则或许会你我“安好”，彼此有各自的活动空间。但也常不尽然，不同活动区之间会相互作用，形成类似于活动区上方冕环的、但一般来说尺度高度都更大的活动区间环 (Interconnecting Loops)。这些结构使得不同活动区间串通，使得原先“非你即我”的二人世界，扩展到更大的空间之中，如同伸出的肢体，虽然看似不太光彩，为吸引点眼球，我们形象地称之为活动区“劈腿”。

间环的存在，使得能量可以在超越单个活动区的更大范围内储存。相应地，太阳爆发所能直接影响的区域也更大了。事实上，我国学者在间环及其对日冕物质抛射现象的作用和影响方面作了很好的工作。国家天文台的周桂萍和汪景琇等曾将活动区间环定义为日冕物质抛射现象的四大类源区之一，产生了较大的学术影响。除了对于日冕物质抛射现象的孕育有重要作用外，活动区间环还是太阳发电机模型所要求的不同方向磁场分量间转换（控制着太阳的活动周期和磁场变化周期）这么一个关键环节的观测表现。我们这里就不多讲发电机了，应该请专家讲。我本人只是这方面的“砖家”，未曾做过研究，说多了会出错。

简单而言，发电机模型要解决这么一个关键科学问题：太阳磁场是如何产生和演化的？具体地说，黑子如何产生，太阳磁场如何由相对简单的双极分布（以太阳的一极指向另一极的磁场分量为主，指极向(poloidal)分量）演变至相对复杂的中低纬活动区中连通成对黑子的磁场分量（多为环向(toroidal)分量），以及这一过程的反过程，又为何会有平均11年的活动周期，平均22年的太阳磁场变化周期等。像这么重要的事情和模型，活动区间环作为其中的一个环节：由黑子对间主导的环向场分量转为更大尺度上极向场分量的一个主要观测表现，你说重要不重要？

关于间环成因，“大小神们”是有共识的，就是造成活动区磁场重新连通的过程，也就是磁场重联。这看起来像是一句废话，因为只是这个物理现象特征的一种表观描述而已。这又一次体现了磁场重联作为“万金油”在太阳物理中的应用。仅仅是认识到这一点自然是不够的，我们需要了解磁场重联这一类似于“信仰”的概念背后的细致的物理过程。例如，早期对于间环的观测发现，在这么大的一个尺度上（大约在十几到几十个角秒，约为一万到几万公里，超过了普通活动区的尺度），冕环依然可成为显著的X射线源和强烈的极紫外(EUV)辐射源，这是令人惊讶的。因为源区大就意味着辐射体大，所需要的总的能量就高，此外，物质密度也要够高，否则辐射强度就太low了。在这样大范围存在的高温高密度的物质，没有相当的耀斑过程，是难以理解的。然而，活动区间环可以，它做到了。问题就在于它是如何做到的。

当然，这的确是磁场的重新连接过程即所谓磁场重联引起的。如前所述，这也是大家的共识。基于当时数据质量和有限的波段观测范围，以往人员提出或许是重联导致的“色球蒸发”引起的。这背后体现的是经典耀斑图景对大家思考问题角度的深刻影响。经典耀斑图景中，“色球蒸发”是一个很关键的过程。因为，造成耀斑的重联大都发生于较高层大气，如日冕层中，在那里，磁能被重联转为高能粒子和高温等离子体的能量。随后，一方面，高能粒子向下运动并击打底部高密度低温度的色球大气，摩擦生热，致其向上蒸发成为高温闪耀的X射线环；另一方面，日冕中相对稀薄但被加热到高温的气体以热传导形式加热色球并使其蒸发，也形成耀斑后环中高温高密度的等离子体。

此处观测到的事件发生于日轮边缘。只有这种临边事件才能很好地避开活动区亮的辐射背景的干扰，使得细致研究间环演化成为可能。由于NASA主导得新一代太阳观测卫星(SDO: Solar Dynamics Observatory)的存在，在代表不同温度的多个波段都可以获取到质量很高的科学数据。这种多温覆盖能力是研究重联过程中冷热变换的、环系转化得“利器”。所以，我们的研究是依托SDO而开展的，如同当前国内太阳物理界许多所谓成果一样，本质上仍是一种后端的数据处理过程，前端(设备研发和数据获取等)的东西限于我国科学技术发展阶段，除了一部分方向和设备（如国家天文台的磁场望远镜、云南天文台负责的NVST望远镜等等，恕不一一列出）外，目前还多处于“发奋图强期”，这一现状许在五到十年之后能有较大改善（例如由紫金山天文台主要负责的ASO卫星已获立项且进入紧张研制阶段）。

尽管如此，我们的观测分析所取得的科学认识是有新意的。新在什么地方呢？

一方面，我们观测到年青的活动区“抑制不住”地向外释放出不断升腾的冕环结构，这些结构温度并不高，但毕竟是从活动区中出来的，可能携带着相对较多的物质；它们腾空到一定高度，与旁边掩过来的一些看似很直的大尺度结构接触。这些大尺度结构源自临近活动区边缘部位。二者接触后，就开始观测到高达几百万度的等离子体在相互接触的地方腾空而降，相应X射线-EUV等都有辐射增强，随后这些高温等离子体开始冷却，冷却，直至形成几十万度的辐射环系。这便是所观测到的活动区间环的形成和增亮过程。从观测上看，这一跨越活动区间“劈腿的结晶”与“色球蒸发”没有“几毛钱”的关系。我们因此得出：活动区间环的X射线-极紫外增亮主要是由高日冕重联过程直接加热所致，而有关辐射区物质主要源自那些重联前升腾的低温高密度活动区环状结构。

本工作所研究的跨越并连通活动区12469和12470的间环结构，以及对应的日面磁场分布图，白色代表正极、黑色代表负极区域。摘自Du et al. (2018 ApJ).

本文所研究的正在形成的活动区间环结构。左图为对应温度在4-6百万度(MK)的94埃波段的高温辐射图像，右图为展示日冕环系的对应温度稍低(<1MK)的171埃波段图像。均由SDO-AIA提供数据。

本工作得到国家自然科学基金重点项目和重大项目等的资助。最后，还是要习惯性地表态，在新时代，我们中年“油腻大叔”们要有新作为：

要带领团队走向科研的源头，掌握原始创新的手段，提高获取原始科学数据的能力，从根本上解决部分本学科研究方向，特别是至关重要的观测和数据分析方面，长期以来处于“科研末端”的现状。