伍岳明 （wuyueming001@hotmail.com）　2007.09

色球层的存在，首先是通过日全食观测而确定的。当月球刚刚把整个太阳圆面盖起来的时候，色球层未被遮盖的部分呈现一段狭窄的圆弧形状。这对于拍摄色球层的光谱，起了天然的狭缝作用。这样拍到的光谱称为闪光光谱。闪光光谱是一个发射光谱，光谱中只有发射线，没有吸收线。事实上，氦元素正是首先在观测色球层光谱时发现的。 1868年日全食时，英国天文学家洛基尔在色球层中发现了波长为587.56纳米的光谱线，但是没有能够证认它。 25年以后，即1895年英国化学家雷姆塞在地球上发现了这种新元素，并定名为“氦”。

闪光光谱的观测还告诉我们，太阳色球层最强的辐射是：氢原子发射的波长为 656.28纳米的红光，习惯上简称为色球的谱线辐射；发射深紫光的一次电离钙 (CaⅡ)在波长393.37纳米 (简称为K谱线)和波长 396.85纳米(简称为H谱线 )的发射线等。日全食时间很短，且不经常发生，而携带仪器到全食带去进行观测也不方便，因此需要设法在无日食时对色球经常进行观测研究。由于太阳光球层温度低于色球层，在这些波长处几乎无发射。真是天赐机缘，只要我们用这些波长的单色光 (或者说在这些波长处的单色光里)看太阳，不就可直接面视色球了吗 ?

1933年法国人里奥用他自己发明的干涉偏振滤光器武装了太阳望远镜。多数太阳天文台都把透过波长为 656.28纳米的滤光器(也称滤光器 )装进太阳望远镜的后部，于是在目镜里就能看到红色的太阳色球，也称为色球或氢色球。当然也可以用照相机或摄像机来不断拍摄、记录，或者用近些年改进的计算机控制的显示器来观察太阳色球的结构与变化。

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图6.21 全日面太阳色球的光照片 图6.22在太阳边缘看到的太阳色球针状体

图6.21是一张太阳 色球照片。这张色球照片给我们的第一个印象就是太阳色球层完全不是均匀的，到处充满了各种不均匀的或复杂的结构。根据这张色球照片，我们可以把太阳色球分成两种区域：一种是日面上一块块有着亮斑块和黑暗的粗细短条或纤维的区域，在这种区域里也能看到太阳黑子或黑子群，但形态上比太阳光球上的黑子要小些，黑子半影也不太清楚，小的黑子常常看不见，这个区域被称为色球活动区；另一种是黑子群、远离亮斑的广大的宁静区。

图6.22是是一张太阳色球针状体的黑白照片，色球从底层延伸到温度陡升的过渡层，高度为 2000千米左右。对色球边缘的高分辨率观测显露出色球层的精细结构，主要包含着高速的喷射气流。这种色球物质喷射到正常的过渡层上空，高达 10000千米。当我们观测这些喷射气流发生在日面边缘时，它们好像一簇簇的杂草，似乎并不垂直生长，有随风倾斜的现象。

图6.23 太阳表面针状体的彩色照片

 这些射出的针形流束，在太阳物理上称为色球针状体。针状体的平均宽度是 815千米，平均高度9800千米，在日面上 3000千米高度处全日面上约有93000个针状体，越往高处数目越少，针状体的平均寿命为 5.1分钟，以大约每秒25千米的速度从色球底部向上射出。但是针状体并不是垂直于日面，而可能因受磁场的影响而略有倾斜。（见图 6.23）

可以试想一下，色球层平均只有 2000～3000千米高，它时时以成千上万颗针状体形式，携带着温度只有 1万开的色球物质，向上直刺进温度有百万开的日冕中，深入8000～ 9000多千米。这其中能量与物质的交换或输入过程，该是多么引人深思与诱人兴致啊。

如果我们假设针状体为圆柱形，就可以根据针状体的宽度 (815千米)、跑出色球的速度(25千米 /秒)、数量(93000个 )及针状体的密度[(克/(立方千米 )］，算出每秒钟全体针状体从色球层带上高空的物质共计为(吨 )。进一步可求出全日面(太阳半径为(米 )上平均每平方千米每秒色球针状体带出的物质是19.9克。

另一方面，根据观测与推算知道太阳表面每平方千米每秒钟向宇宙空间失去 0.3克的物质。因此针状体往上带的物质质量是太阳失去的物质质量的19.9/0.3=66.3倍，所以按我们这里的估计，只要针状体带上去的物质的 1/66交给了日冕，其余65/66都又落回色球，就足够维持太阳表面的物质损失。如果针状体的密度再大一点，情况就更富裕。事实上，大部分针状体是在达到一定高度后又落回太阳表面的，但很难测出回落的针状体所占比例的准确数值。

在太阳色球层，经常有弯曲的长的暗黑条状物出现，这很容易在 光里看到，我们称之为色球暗条。暗条出现在日面边缘时，或者是暗条随太阳自转转到太阳边时，就成为突出在日面边缘之上的发亮物，叫做日珥。因此，暗条就是日珥在日面上时的投影，其亮度比周围的色球亮度小几十倍或百倍，看起来是黑色的暗条条。日珥已在第四章第三节中详述，在此不作重复。

太阳色球层除辐射可见光之外，它的高层还有紫外线发射，可以用紫外线的观测来了解从色球向日冕的过渡问题。图 6.24是美国宇航局用人造卫星在空中拍摄的紫外光太阳像，拍摄到的大的爆发日珥高达40万千米， 1938年3月20日的爆发日珥，竟上升到太阳直径的 1.12倍的高度，即157万千米。爆发日珥呈圆弧形 (即拱形)，爆发时整个圆弧膨胀，弧峰上升，物质沿着弧的两翼向下流动。场面异常雄伟。

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日珥出现多少，同太阳活动的11年周期有关。黑子数极大时，日珥的总面积也极大；黑子数极小时，日珥总面积也极小。但是日珥面积极大同极小的比值 (约为3)，比黑子数极大同极小的比值(可能达 20)要小。从在日面上的分布来看，日珥同黑子有相同的地方，也有不同的地方。

图6.24 美国宇航局拍的紫外光大日珥

一般说来，黑子多的地方日珥也多，但是高纬度处黑子极少，而日珥则比较多；另外，在黑子极大以后三年，在高纬度出现的日珥的总面积才达到极大值。

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