查普曼提出一种设想:从太阳上发出的带电微粒流,冲到地球附近时,会在高空形成一个附加的电流环,从而扰乱了地磁声产生磁暴 。按照这个设想,太阳上应当有一个区域在不断地发射粒子流,因为太阳在自转,这个区域也应该跟着太阳一起旋转 。这个区域逐渐被叫做M区——M是“神秘”(Mystery)与“磁暴”(Magneticstorm)两个词的第一个英文字母 。
1932年,Barteles提出正是M区的粒子流导致了一些与耀斑没有关系的地磁暴 。现在我们管M区叫冕洞了,它流出的正是高速太阳风 。
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冕洞照片(来源:
http://www.people.com.cn/mediafile/pic/GQ/20151015/96/14975459038735175628.jpg)
有关于太阳风的争论,决定了彗尾的形成
人们离“太阳风”的想象已经如此之近,不过我们并不能肯定太阳风是一种日常的、持续不断的现象 。
在50年代,科学权威查普曼提出了太阳周围的大气(也就是日冕)处于静止模式,这是在类比地球大气的样子 。太阳日冕温度很高,其中的粒子都是完全电离的离子(主要是氢离子,也就是质子)和电子 。
查普曼假定日冕及其向外延伸的气体都处于静止状态(也就是静态的粒子充斥着宇宙空间),只有热传导传递能量,太阳巨大的引力把气体向里吸,但是温度很高的气体运动引起的压力把气体往外推,双方达到了平衡 。可是根据计算的太阳日冕温度,按照相应的物理规律算下来,太阳的引力可拉不住温度这么快的气体往外跑,故而理论陷入了矛盾 。
在1958年,科学家帕克(Parker)提出了日冕超声速膨胀的理论,很好地解释了这个问题 。他认为由于日冕底部的高温,日冕中存在着比较大的压强梯度力,在此作用下,太阳大气的粒子逃脱了太阳引力的束缚向外流出后,被逐渐加速并最终达到超声速,形成了太阳风 。
不过,一来查普曼是学术界的权威,笃信的人很多,帕克的论文受到打压,二来也有人提出,方程计算的太阳风一直达不到超声速,似乎也说得通,这也叫“太阳微风”,不过其实这种理论也遇到了无穷远处风压力的问题 。
实践是检验真理的唯一标准 。人类航天器上天之后,就开始努力寻找太阳风及其所符合的特征 。以水手二号为代表的飞船探测到长期的、持续不断的超声速太阳风粒子流,证实了太阳风的存在,也终结了查普曼和帕克关于太阳风的争论 。
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示意图:太阳风从太阳到地球(来源:
http://n.sinaimg.cn/sinacn20114/270/w1080h790/20190729/c331-iakuryx6954126.jpg)
彗尾究竟是怎样形成的?
让我们回到彗尾的问题,在证实了太阳风的存在和特征之后,这个问题也就迎刃而解——彗尾是太阳风“吹”出来的彗星挥发物质,在太阳光的照射下,我们能看到明亮的结构 。
彗星在远离太阳时体积其实很小,但接近太阳时,由于温度升高、挥发加剧,彗发变得越来越大,彗尾也一起变长,整个彗星体积变得十分巨大 。彗尾最长可以有几亿多公里,如 1842Ⅰ彗星的彗尾长达 3.2亿公里,可以从太阳延伸到火星轨道 。
彗尾如此巨大,地球都能从彗尾中穿过去 。上百年前人们预测到这样的现象时相当惊恐,有谣言说,人类会被彗尾的毒气毒死 。不过现在我们知道了,人类对这种现象一点感觉也没有 。
按照形状,彗尾主要分为两大类:一类为“离子彗尾”,由离子气体组成,如一氧化碳、氢、二氧化碳、碳、氢基和其他电离的分子 。这类彗尾比较直,细而长,因此又称为“气体彗尾”或Ⅰ型彗尾 。
另一类为“尘埃彗尾”,是由微尘组成,呈黄色,是在太阳光子的辐射压力下推斥微尘而成 。这种彗尾是弯曲的,其中较宽的又称为Ⅱ型彗尾,而弯曲很厉害、又短又宽的又称为 Ⅲ 型彗尾 。
此外还有一种叫“反常彗尾”,彗尾是朝向太阳系方向延伸的扇状或长钉状 。一般一颗彗星有两条以上的不同类型彗尾 。
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背向太阳的彗尾(来源:
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来源:科学大院
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