太陽(yáng)色球中的活動(dòng)現(xiàn)象。利用色球望遠(yuǎn)鏡或太陽(yáng)單色光觀測(cè)鏡,在用CaⅡ(電離鈣)的H、K線或Hα 線等觀測(cè)太陽(yáng)圓面時(shí)，可看到太陽(yáng)單色像上有大塊增亮區(qū)域。這些增亮區(qū)域稱為譜斑，又稱亮譜斑。有時(shí)也觀測(cè)到一些暗黑的區(qū)域，稱為暗譜斑。通常把由CaⅡ的H、K線觀測(cè)到的譜斑稱為鈣譜斑,而把由Hα線觀測(cè)到的譜斑稱為氫譜斑。

 簡(jiǎn)介

譜斑是太陽(yáng)色球中的活動(dòng)現(xiàn)象。

太陽(yáng)光球?qū)由媳戎車髁恋陌郀罱M織。利用色球望遠(yuǎn)鏡或太陽(yáng)單色光觀對(duì)它觀測(cè)時(shí)，常常可以發(fā)現(xiàn)：在光球?qū)拥谋砻嬗械拿髁劣械纳畎?。這種明暗斑點(diǎn)是由于這里的溫度高低不同而形成的，比較深暗的斑點(diǎn)叫做“太陽(yáng)黑子”，比較明亮的斑點(diǎn)叫做“光斑”。光斑常在太陽(yáng)表面的邊緣“表演”，卻很少在太陽(yáng)表面的中心區(qū)露面。因?yàn)樘?yáng)表面中心區(qū)的輻射屬于光球?qū)拥妮^深氣層，而邊緣的光主要來(lái)源光球?qū)虞^高部位，所以，光斑比太陽(yáng)表面高些，可以算得上是光球?qū)由系?ldquo;高原”。

譜斑與光斑

光斑也是太陽(yáng)上一種強(qiáng)烈風(fēng)暴，天文學(xué)家把它戲稱為“高原風(fēng)暴”。不過(guò)，與烏云翻滾，大雨滂沱，狂風(fēng)卷地百草折的地面風(fēng)暴相比，“高原風(fēng)暴”的性格要溫和得多。光斑的亮度只比寧?kù)o光球?qū)勇詮?qiáng)一些，一般只大10%;溫度比寧?kù)o光球?qū)痈?00℃。許多光斑與太陽(yáng)黑子還結(jié)下不解之緣，常常環(huán)繞在太陽(yáng)黑子周圍“表演”。少部分光斑與太陽(yáng)黑子無(wú)關(guān)，活躍在70°高緯區(qū)域，面積比較小，光斑平均壽命約為15天，較大的光斑壽命可達(dá)三個(gè)月。

光斑不僅出現(xiàn)在光球?qū)由希驅(qū)由弦灿兴顒?dòng)的場(chǎng)所。當(dāng)它在色球?qū)由?ldquo;表演”時(shí)，活動(dòng)的位置與在光球?qū)由下睹鏁r(shí)大致吻合。不過(guò)，出現(xiàn)在色球?qū)由系牟唤?ldquo;光斑”，而叫“譜斑”。實(shí)際上，光斑與譜斑是同一個(gè)整體，只是因?yàn)樗鼈兊?ldquo;住所”高度不同而已，這就好比是一幢樓房，光斑住在樓下，譜斑住在樓上。

譜斑與光斑非常相似，譜斑的位置同光斑基本一致，在太陽(yáng)白光像上有光斑處，在單色像上一定可以看到譜斑。但光斑只能在日面邊緣附近觀測(cè)到，而譜斑則在日面上大部分區(qū)域均可觀測(cè)到。譜斑與黑子有密切的聯(lián)系，大部分譜斑附近有黑子群。譜斑的線度從幾千公里到幾十萬(wàn)公里，其形狀、結(jié)構(gòu)、亮度常在變化，壽命長(zhǎng)的可持續(xù)幾個(gè)太陽(yáng)自轉(zhuǎn)周，一般比黑子先出現(xiàn)而晚消失。黑子多時(shí)，譜斑也較多、較大和較亮。在黑子群出現(xiàn)的區(qū)域，總可看到又多、又大、又亮的譜斑。異常明亮的氫譜斑的出現(xiàn)，常常預(yù)示幾小時(shí)、最多一天后，該處將出現(xiàn)黑子。

譜斑的光譜

圖3分別表示出Hα、電離鈣 CaⅡ的K、中性鎂MgⅠλ5184和中性鈉NaⅠ的D1在譜斑區(qū)和非擾區(qū)的譜線輪廓。CaⅡ的H、K線是CaⅡ的兩條共振線。它們是太陽(yáng)最強(qiáng)的譜線。在譜斑中，CaⅡ的H、K線中心附近出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，即在吸收線中存在著發(fā)射，而在發(fā)射部分又有附加吸收。習(xí)慣上把線心附近的發(fā)射峰稱為K2，發(fā)射峰上由吸收造成的凹陷部分稱為K3，在發(fā)射峰兩旁很寬的吸收部分稱為K1，并用v、r下角字分別表示紫翼和紅翼。譜線中吸收系數(shù)由線翼向線心增加。根據(jù)太陽(yáng)大氣中譜線的形成和致寬理論可知：線心吸收系數(shù)最大，其輻射對(duì)應(yīng)于太陽(yáng)大氣較高層次，而線翼處的輻射則對(duì)應(yīng)于較低層次。因此，K1、K2、K3分別代表色球?qū)硬煌叨鹊妮椛?。雖然它們的準(zhǔn)確位置還未確定，但可以肯定，K1和K3是分別在色球下層和上層形成的。CaⅡ的H、K線形狀的特點(diǎn)，是與譜斑中物理參數(shù)(包括溫度、密度、壓力，特別是電子壓力等)隨高度的異常分布有關(guān)。 譜斑區(qū)域的Hα 輪廓:Hα3表示線心部分,Hα2距離線心約0.25埃，而Hα1為離線心約0.5埃的部分。它們同樣表示來(lái)自色球?qū)硬煌叨鹊妮椛?。在大多?shù)譜斑中,Hα、Hβ的線心強(qiáng)度比非擾區(qū)域大;但 Hγ以外的其他巴耳末線，譜斑區(qū)與非擾區(qū)的輪廓差別就不明顯。在這些譜線的單色圖中，譜斑已不可見(jiàn)。一些較強(qiáng)的金屬譜線，例如鎂、鈉、鐵和電離鍶等的譜線，它們的輪廓變化也比CaⅡ的H、K線簡(jiǎn)單。它們的線心一般都有附加發(fā)射。所以，用這幾條譜線的線心波長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)，都可看到亮譜斑，但不如鈣譜斑那么清晰;而在線翼處觀測(cè)時(shí)，則可看到暗譜斑。上述譜斑中不同譜線的輪廓變化特性是不同的，可以認(rèn)為是由譜斑中特殊的物理?xiàng)l件和形成不同譜線的高度不同所造成的。

鈣譜斑和氫譜斑

日面的CaⅡ的K單色像與氫Hα 單色像明顯不同。CaⅡ的K單色像上譜斑比較清楚,和周圍非擾背景比較，反襯較大。用K3觀測(cè)時(shí)，反襯最大，譜斑特別清楚。在Hα線心處觀測(cè)時(shí)，氫譜斑以亮譜斑形式出現(xiàn)，但比鈣譜斑模糊,反襯不如CaⅡ的K線大。在氫譜斑中可看到旋渦結(jié)構(gòu),在黑子周圍尤為明顯。在Hα1中觀測(cè)時(shí)，氫譜斑為暗譜斑。在氫單色像中,特別是Hα3單色像中，還可清楚地看到暗條。有些暗條在鈣單色像上也可看到，但很不清楚。

仔細(xì)觀測(cè)可以看出,鈣譜斑由密集的亮結(jié)所組成,亮結(jié)組成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。亮結(jié)分兩類：K2中觀測(cè)到較粗糙的結(jié)構(gòu)，它們的直徑為8000公里，間距為10000～20000公里;在K3中觀測(cè)到的精細(xì)結(jié)構(gòu)，它們的直徑為700～1,600公里，間距為1000～6000公里。亮結(jié)的存在表示譜斑中溫度不均勻，亮結(jié)與熱區(qū)相對(duì)應(yīng)。密集的亮結(jié)意味著譜斑中熱區(qū)占優(yōu)勢(shì)。氫譜斑也有類似的精細(xì)結(jié)構(gòu)。

譜斑磁場(chǎng)

譜斑中磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá) 200高斯。譜斑與中等場(chǎng)強(qiáng)的磁場(chǎng)共生,鈣譜斑與20～200高斯的縱向磁場(chǎng)相關(guān)，鈣譜斑的外形與20～40高斯的等強(qiáng)度輪廓對(duì)應(yīng)。鈣譜斑與氫譜斑的亮度與場(chǎng)強(qiáng)大致成正比。氫單色像中的暗纖維或鈣單色像中的亮纖維，取向都與磁力線方向相同。譜斑的精細(xì)結(jié)構(gòu)“亮結(jié)”可能是磁流環(huán)與形成電離鈣譜線(或Hα譜線)的色球?qū)拥慕稽c(diǎn)。