[科普中國(guó)]-日冕物質(zhì)拋射

簡(jiǎn)介

日冕物質(zhì)拋射（CME）是從太陽(yáng)的日冕層拋射出來(lái)的物質(zhì)，通?？梢允褂萌彰醿x在白光下觀察到。拋射出來(lái)的物質(zhì)主要是電子和質(zhì)子組成的等離子（此外還有少量的重元素，例如氦、氧和鐵），加上伴隨著的日冕磁場(chǎng)。

第一次探測(cè)到日冕物質(zhì)拋射是R. Tousey (1973)在1971年12月14日第七次的太陽(yáng)軌道觀測(cè)（SOS-7），最大的地磁擾動(dòng)是在1859年第一次被理查德·克里斯托弗·卡靈頓觀察到的耀斑，據(jù)推測(cè)是源于有記錄以來(lái)的一次日冕物質(zhì)拋射引起的。那次耀斑所引發(fā)的磁暴被倫敦西郊國(guó)立植物園的地磁強(qiáng)度儀觀測(cè)和記錄。

當(dāng)拋射物抵達(dá)地球時(shí)被稱(chēng)為行星際日冕物質(zhì)拋射，這可能會(huì)擾亂地球磁層，壓縮向日面和使背日面延伸成尾狀。當(dāng)在背日面的磁層重連結(jié)時(shí)，它創(chuàng)造出數(shù)兆瓦特能量，從地球后方傾入上層大氣。此過(guò)程造成特別強(qiáng)的極光（常出現(xiàn)在北極的稱(chēng)北極光，在南極則稱(chēng)南極光）。日冕物質(zhì)拋射事件伴隨著耀斑，會(huì)破壞無(wú)線電的傳輸，造成能量耗損（斷電），并對(duì)人造衛(wèi)星和電力傳輸線造成損害**。**

CME的質(zhì)量、速度和加速情況 對(duì)CME質(zhì)量的估計(jì)主要是假設(shè)CME包括10%氦和90%的完全電離的氫構(gòu)成。然后通過(guò)判斷CME的體積和其中的電子數(shù)目來(lái)確定CME的質(zhì)量?；蛘咄ㄟ^(guò)CME中熱等離子的輻射性質(zhì)，通過(guò)不同波段的觀測(cè)特征來(lái)確定CME的質(zhì)量。這兩種方法得到的結(jié)果基本相同。但白光觀測(cè)對(duì)應(yīng)較高的區(qū)域，而射電和X射線等波段的觀測(cè)對(duì)應(yīng)較低的區(qū)域。Gopalswamy和Kundu首次用射電方法測(cè)定了1986年2月16日的CME的電子密度。值得指出的是這兩種方法都需要利用視寬度的大小，但對(duì)于特別重要的暈狀CME來(lái)說(shuō)，視寬度的測(cè)定并非很容易的事。從而給出的暈狀CME的質(zhì)量估計(jì)會(huì)有較大誤差。實(shí)際上，根據(jù)St.Cyr 等人的判據(jù)，只有視寬度超過(guò)5度的日冕運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)才被當(dāng)作CME。

由觀測(cè)直接測(cè)量得到的CME的速度都是在天空背景上的投影速度。進(jìn)而需要一定的假設(shè)才能求出他們的真實(shí)速度。并且，即使要測(cè)定CME的初始階段的速度也是不容易的。因?yàn)槿彰醿x的擋片遮住了日面附近區(qū)域。如果依靠EUV、射電等波段的觀測(cè)，又需要同時(shí)具有多個(gè)波段的資料才能追蹤某個(gè)CME的運(yùn)動(dòng)軌跡，但這種情況是很少的。因此實(shí)際上常采用某些位置的量，來(lái)進(jìn)行內(nèi)插和外推，來(lái)求得整個(gè)階段的量。顯然，這會(huì)帶來(lái)較大的誤差。事實(shí)上，在太陽(yáng)附近的CME運(yùn)動(dòng)狀況，有加速也有減速或恒速。

暈狀CME的速度測(cè)定結(jié)果反常的大。Michanek等人得到的1996-2000年72的暈狀CME的平均速度為1080km/s，比通常的CME高出1倍。這可能是由于低速的暈狀CME未被觀測(cè)到。研究還表明，快的CME在日地空間的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將減速而慢的CME在日地空間中將加速。一般認(rèn)為這是由太陽(yáng)風(fēng)對(duì)CME的影響造成的。

CME的多波段觀測(cè)結(jié)果不同衛(wèi)星上的X射線觀測(cè)都表明，在一些CME（特別是暈狀CME）早期，在日面上可觀測(cè)到軟X射線亮度變暗的區(qū)域（dimming）。這經(jīng)常出現(xiàn)在耀斑位置或者暗條爆發(fā)的位置附近。最顯著的X射線特征即S形結(jié)構(gòu)(sigmoid)，而這種結(jié)構(gòu)以后還將演化為尖角形拱狀結(jié)構(gòu)（arcade-cusp）。 理論上，由于輻射致冷的時(shí)標(biāo)大于X射線暗化事件的時(shí)標(biāo)，所以這種暗化現(xiàn)象應(yīng)該與磁力線打開(kāi)時(shí)物質(zhì)拋射相關(guān)。這也提供了X射線變暗的范圍和程度來(lái)估算CME的總質(zhì)量。這種S結(jié)構(gòu)也同時(shí)在H-alpha的觀測(cè)中得到。 在EUV波段（極紫外），也有相應(yīng)的暗區(qū)出現(xiàn)。并且最近的研究還發(fā)現(xiàn)CME和EUV波段觀測(cè)到的一種波動(dòng)現(xiàn)象（稱(chēng)為EIT波）有很好的相關(guān)性，幾乎為一一對(duì)應(yīng)。關(guān)于這種波動(dòng)現(xiàn)象，下面還將繼續(xù)討論。

日冕物質(zhì)拋射的伴生波動(dòng) 日冕物質(zhì)拋射將大量等離子體拋向日地空間，由于物質(zhì)的缺乏而在太陽(yáng)日冕中造成暗區(qū)(dimming)。在這種大規(guī)模的擾動(dòng)作用下，日冕甚至太陽(yáng)的更多層面都會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)。這些擾動(dòng)主要以波或類(lèi)似現(xiàn)象為載體在太陽(yáng)上傳輸質(zhì)量和能量。在觀測(cè)上，我們可以通過(guò)這些現(xiàn)象來(lái)判斷CME的一些性質(zhì)。這些現(xiàn)象在新聞媒體上也被稱(chēng)為“太陽(yáng)海嘯”等。這種說(shuō)法不一定準(zhǔn)確，但在某種程度上確實(shí)有和海嘯類(lèi)似的現(xiàn)象。

能量日冕物質(zhì)拋射（CME）是太陽(yáng)系內(nèi)規(guī)模最大，程度最劇烈的能量釋放過(guò)程。一次爆發(fā)可釋放多達(dá)10^32 爾格的能量和10^16 克的太陽(yáng)等離子體到行星際空間，并且伴隨10keV-1GeV 的高能粒子流。CME爆發(fā)時(shí)，拋出大量的等離子體和以及固結(jié)其中的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)（磁通量）。而大量物質(zhì)和巨大能量將在太陽(yáng)大氣以及行星際空間產(chǎn)生激波，引發(fā)近地空間的地磁暴、電離層暴和極光等。

習(xí)慣上，人們通常把太陽(yáng)現(xiàn)象分為寧?kù)o太陽(yáng)現(xiàn)象和活動(dòng)太陽(yáng)現(xiàn)象。而活動(dòng)太陽(yáng)現(xiàn)象中的爆發(fā)現(xiàn)象主要就是包括太陽(yáng)耀斑、爆發(fā)日珥和日冕物質(zhì)拋射（CME），其中又以日冕物質(zhì)拋射最為劇烈。這些爆發(fā)現(xiàn)象的主要特征就是在極短時(shí)間內(nèi)（幾十分鐘）釋放出極大的能量。

由于太陽(yáng)離地球很近，因此這些能量的釋放就可能對(duì)地球產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。已知的包括，對(duì)空間探測(cè)和宇航的影響，對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行和通訊的影響，對(duì)依賴(lài)電離層的地基通訊的影響，以及電網(wǎng)和電力設(shè)施，甚至輸油管道的影響。它的影響可以說(shuō)覆蓋了地球上人們生活中的各個(gè)層面。

物理特性典型的日冕物質(zhì)拋射結(jié)構(gòu)可以分成三部分，包含一個(gè)低電子密度洞、嵌入在洞內(nèi)高密度的核（主體，在日冕儀的影像中呈現(xiàn)明亮的區(qū)域）、和一個(gè)明亮的前沿。其結(jié)構(gòu)明顯，但是許多的日冕物質(zhì)拋射都欠缺其中一項(xiàng)元素，或甚至三項(xiàng)都沒(méi)有。

大多數(shù)的日冕物質(zhì)拋射都來(lái)自活動(dòng)區(qū)（黑子群與經(jīng)常伴隨的耀斑）。這些區(qū)域的磁場(chǎng)線是封閉的，磁場(chǎng)的力量大到足以抑制等離子活動(dòng)；日冕物質(zhì)拋射必需打開(kāi)這些磁場(chǎng)線──至少也要局部的──才能逃逸至

太空。有時(shí)日冕物質(zhì)拋射也會(huì)來(lái)自太陽(yáng)寧?kù)o的區(qū)域（雖然在許多情況下安靜的區(qū)域曾活躍過(guò)）。在太陽(yáng)極小期，日冕物質(zhì)拋射主要出現(xiàn)在太陽(yáng)磁赤道的日冕環(huán)流帶中，在太陽(yáng)極大期時(shí)則來(lái)自活動(dòng)區(qū)，在緯度的分布上是較均勻。

日冕物質(zhì)拋射的速度范圍從20公里秒至2,700公里秒，平均速度是489公里秒（依據(jù)SOHO的LASCO在1996年至2003年測(cè)量）。以日冕儀的影像為基礎(chǔ)的平均質(zhì)量為1.6×1015克。由于日冕儀的影像的測(cè)量本質(zhì)是二維空間，因此這只是質(zhì)量下限。拋射的頻率與太陽(yáng)周期有關(guān)：從太陽(yáng)極小期的隔天一次到太陽(yáng)極大期的每天5至6次。這些數(shù)值也是下限，因?yàn)樵谔?yáng)背向地球那一側(cè)的日冕物質(zhì)拋射是不可能被日冕儀探測(cè)到的。

日冕物質(zhì)拋射的運(yùn)動(dòng)學(xué)顯示，日冕物質(zhì)拋射在開(kāi)始前期加速度的特征是緩慢的上升運(yùn)動(dòng)，隨后的期間以很快的加速度脫離太陽(yáng)，直到達(dá)到接近恒定的速度。有些像“氣球”（通常是速度最慢的）的日冕物質(zhì)拋射缺乏這三個(gè)階段的演變，反而是在飛行的過(guò)程中緩慢和持續(xù)的加速。相同的是，日冕物質(zhì)拋射都有明確的定義的加速階段，但通常都欠缺前加速度階段（或許未被觀測(cè)到）。

觀測(cè)研究日冕物質(zhì)拋射的主要觀測(cè)

包括利用各種各種波段的觀測(cè)儀器，對(duì)日冕物質(zhì)拋射的各種物理參數(shù)進(jìn)行的研究。主要有形態(tài)、質(zhì)量、能量、速度發(fā)生頻率和角寬度等：

CME形態(tài)

CME具有不同的形態(tài)，如環(huán)狀、泡狀、暈狀等。其中暈狀CME(Halo-CME)一般認(rèn)為是向地球方向運(yùn)行CME，因此具有更為重要的地位。但由于投影效應(yīng)等影響，對(duì)它的研究還十分模糊。環(huán)狀CME前鋒為明亮的環(huán)，隨著時(shí)間的推移，環(huán)徑向外擴(kuò)張，結(jié)構(gòu)的腿部沒(méi)有或者只有少量側(cè)向擴(kuò)展；泡狀CME，其亮區(qū)為一個(gè)實(shí)體，有光滑的邊界，像一個(gè)充實(shí)的氣泡，結(jié)構(gòu)徑向向外擴(kuò)張；束流狀CME像一束向外噴發(fā)的射流。

射電觀測(cè)中的所謂射電II型爆發(fā)，如圖3.1.4所示，一般認(rèn)為和CME有很強(qiáng)的相關(guān)性。射電II型爆發(fā)一般認(rèn)為是CME運(yùn)動(dòng)期間產(chǎn)生的激波對(duì)電子進(jìn)行加速，然后這些電子引起波前附近等離子體振蕩產(chǎn)生的朗繆爾波。其特征即同時(shí)觀測(cè)到基頻和倍頻。但其實(shí)射電II型暴是和激波相聯(lián)系的。所以有的研究者認(rèn)為這是和耀斑爆發(fā)時(shí)的爆震波相聯(lián)系，而不是CME運(yùn)動(dòng)時(shí)的激波?；蛘哒J(rèn)為這激波雖然由CME產(chǎn)生，但具體位置還有不同。

理論模型人們對(duì)日冕物質(zhì)拋射的理論主要基于磁流體力學(xué)（MHD）。在建立模型的過(guò)程中，一個(gè)很自然的考慮，就是磁力線受擾動(dòng)而打開(kāi)，露出原本被束縛的物質(zhì)，進(jìn)而產(chǎn)生CME。但實(shí)際觀測(cè)中，CME本身包含大量的磁通量，而“依次打開(kāi)的磁力線”這種物理圖像，不可能把大量磁通量完整的包含在CME中。并且，精確的數(shù)學(xué)研究表明，在理想磁流體模型中，Aly-Sturrock佯謬是最基本的限制。

Aly和Sturrock指出，對(duì)于具有相同邊界條件的無(wú)力場(chǎng)而言，完全開(kāi)放場(chǎng)（即一段連接邊界，一段延伸至無(wú)窮遠(yuǎn)）儲(chǔ)存的能量最多。 這個(gè)佯謬（定理）限制了我們對(duì)CME的建模。根據(jù)解決（避開(kāi)）這個(gè)佯謬的方式，F(xiàn)orbes[109]將CME模型分為4類(lèi)，即：

○1爆發(fā)發(fā)生在無(wú)力場(chǎng)中，其中氣體壓力和重力在能量貯存和爆發(fā)觸發(fā)中起重要作用；

○2爆發(fā)發(fā)生在無(wú)力場(chǎng)中，但爆發(fā)過(guò)程為理想MHD過(guò)程；

○3爆發(fā)過(guò)程為非理想MHD過(guò)程，使用，比如磁重聯(lián)，作為爆發(fā)的觸發(fā)機(jī)制；

○4為混合模型，即爆發(fā)由理想MHD過(guò)程產(chǎn)生，但隨后由非理想MHD過(guò)程（比如磁重聯(lián)）使爆發(fā)進(jìn)行下去。

非無(wú)力場(chǎng)模型

在這類(lèi)模型中，重力和等離子體壓力被作為繞開(kāi)Aly-Sturrock佯謬的途徑。即如果無(wú)力場(chǎng)被剛性導(dǎo)體墻束縛在一個(gè)固定體積的空間內(nèi)，并受到剛性墻的擠壓，它的能量可以無(wú)限增加。Low和Smith及Low認(rèn)為，等離子體的重量可以像重物置于彈簧頂上一樣，使磁場(chǎng)（彈簧）可以貯存多于開(kāi)放場(chǎng)的能量。Forbes曾估算過(guò)，重力將使磁能增加10%。

理想MHD模型

這類(lèi)模型建立在理想MHD的基礎(chǔ)上，在磁位形的演化過(guò)程中，沒(méi)有耗散發(fā)生，磁重聯(lián)被禁止。因此，這類(lèi)模型收到Aly-Sturrock佯謬的嚴(yán)格制約。但也有辦法避開(kāi)，即假定爆發(fā)時(shí)只有部分閉合場(chǎng)打開(kāi)。但仍不清楚是否只需要借助理想MHD平衡的喪失，就能從閉合場(chǎng)到達(dá)部分開(kāi)放場(chǎng)。

理想-非理想混合模型

這類(lèi)模型，使用MHD過(guò)程來(lái)理解模型中的無(wú)耗散過(guò)程，如電流片的形成和發(fā)展；再用非理想MHD過(guò)程來(lái)理解耗散過(guò)程，如磁重聯(lián)。這類(lèi)模型大致有剪切磁拱模型（sheared arcade）、爆破模型（break-out）和磁通量繩災(zāi)變模型（catastrophe）。

磁通量繩災(zāi)變模型

磁通量繩災(zāi)變模型的基本磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)是一個(gè)包含有載流磁通量繩或管的無(wú)力場(chǎng)。它包含有不與邊界相聯(lián)的磁力線。這一模型的基本物理思想最初由Van Tend和Kuperus 提出：日珥或暗條用一根無(wú)限細(xì)的載流導(dǎo)線描述，當(dāng)作用在載流暗條的磁壓力和磁張力相互平衡時(shí)，暗條便處于平衡狀態(tài)；其中，磁壓力由處于暗條和光球表面之間的那些磁力線產(chǎn)生，而磁張力則由繞過(guò)暗條上部的那些磁力線提供。一般情況下，這種平衡是穩(wěn)定平衡。但當(dāng)暗條中的電流增加時(shí)，暗條的平衡位置也逐步升高，直到電流超過(guò)閾值，平衡變?yōu)椴环€(wěn)定平衡。最后系統(tǒng)失去平衡而將暗條迅速拋出。這一模型描述了爆發(fā)產(chǎn)生時(shí)，相關(guān)磁結(jié)構(gòu)如何從慢時(shí)標(biāo)進(jìn)入快時(shí)標(biāo)的演化過(guò)程的主要特征，即災(zāi)變。（catastrophe）

經(jīng)過(guò)許多人的努力，這一模型最終演化到現(xiàn)在：Van Tend 和Kuperus最初的無(wú)限細(xì)的載流導(dǎo)線被具有有限截面半徑的載流磁通量繩代替，而原先作為系統(tǒng)演化起因的日珥內(nèi)變化的電流也由變化的光球背景磁場(chǎng)來(lái)代替。

但由于數(shù)學(xué)上的困難，這一模型始終局限于理想MHD過(guò)程。2000年，林雋等人，使用Forbes和Priest的磁位形，解析的得出了CME的演化過(guò)程。如果是純理想MHD過(guò)程，磁繩將在一個(gè)較高的位置獲得平衡而不能逃逸出去；但如果附加即使很小的磁重聯(lián)率也可以使CME爆發(fā)出去。計(jì)算表明，演化過(guò)程由磁重聯(lián)率M決定，其合理范圍是(0,1)。在更加接近實(shí)際的大氣中，當(dāng) M>0.013時(shí)，磁通量繩逃逸即可發(fā)展為CME；當(dāng)M>0.034時(shí)，磁通量繩的逃逸不必經(jīng)過(guò)減速過(guò)程。

CME的觸發(fā)機(jī)制剪切運(yùn)動(dòng)很多觀測(cè)表明在CME爆發(fā)前源區(qū)出現(xiàn)很強(qiáng)的磁剪切，Mikic等數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)足夠強(qiáng)的剪切，閉合的磁拱能夠逐漸逼近開(kāi)場(chǎng)，而電阻的引入則導(dǎo)致其爆發(fā)。電阻率的變化可能由兩個(gè)過(guò)程引起：當(dāng)電流片長(zhǎng)度超過(guò)其寬度的2 π倍時(shí)，撕裂模不穩(wěn)定性將發(fā)生，從而形成一些局部強(qiáng)電流區(qū)。當(dāng)局部區(qū)域的電流密度超過(guò)某個(gè)閾值時(shí)，由于微觀不穩(wěn)定性(雙流不穩(wěn)定性)，將產(chǎn)生很大的反常電阻，從而最終觸發(fā)快速磁重聯(lián)。該模型缺點(diǎn)是為達(dá)到臨界狀態(tài)所需的剪切遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)觀測(cè)上的值。有人發(fā)現(xiàn)和初始磁剪切方向相反的足點(diǎn)剪切運(yùn)動(dòng)也能觸發(fā)CME。

匯聚運(yùn)動(dòng)VanBallegooijen等提出磁拱的匯聚運(yùn)動(dòng)能夠?qū)е掳禇l的形成，也能導(dǎo)致暗條的爆發(fā)。需指出的是正負(fù)極性磁單元表現(xiàn)的匯聚可能源于雙極磁場(chǎng)的擴(kuò)散，并在磁中性線處對(duì)消。張軍等研究著名的2000年7月14日“巴士底”事件中發(fā)現(xiàn)，在CME開(kāi)始前，名沒(méi)有明顯的磁流浮現(xiàn)，但暗條附件多處發(fā)生磁對(duì)消，且暗條中的初始擾動(dòng)和Hα 初始增亮也都發(fā)生磁對(duì)消。Forbes等解析解表明當(dāng)跨域磁繩的磁環(huán)足點(diǎn)經(jīng)歷匯聚運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁繩系統(tǒng)的演化會(huì)出現(xiàn)災(zāi)變現(xiàn)象。

背景磁場(chǎng)衰退在太陽(yáng)大氣中磁繩的平衡源于向上的磁壓力梯度與背景磁場(chǎng)施加給磁繩的向下的磁張力之間的平衡。若背景磁場(chǎng)減弱，則可預(yù)料磁繩必將獲得一個(gè)向上的洛倫茲力。Isenburg等通過(guò)解析解闡明磁繩系統(tǒng)中背景磁場(chǎng)的衰退也能導(dǎo)致磁繩系統(tǒng)以災(zāi)變的形式失去平衡。

磁繩截?cái)嘣谘芯?973.7.29暗條爆發(fā)時(shí)，Moore等發(fā)現(xiàn)

A 爆發(fā)前色球和暗條的磁感線在磁中性線附近具有很強(qiáng)的剪切。

B 暗條爆發(fā)和雙帶耀斑的起始之前出現(xiàn)前兆，即磁中性線附近小的Hα增亮和沿磁中性線方向的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，而在光球?qū)硬](méi)有出現(xiàn)新浮磁流。

C 耀斑環(huán)的初始位置遠(yuǎn)小于暗條的高度。

D Hα前兆增亮和耀斑帶的初始增亮均發(fā)生在磁剪切最強(qiáng)處附近

根據(jù)以上觀測(cè)特征提出磁繩截?cái)嘤|發(fā)模型，即暗條爆發(fā)之前，除了支撐暗條物質(zhì)的磁凹陷部分之外，暗條附近系連在光球?qū)拥膹浐洗鸥芯€可認(rèn)為是無(wú)力場(chǎng)結(jié)構(gòu)，及向下的磁張力與向上的磁壓力平衡。隨著磁中性線附近磁剪切的增強(qiáng)，圖中磁感線A的負(fù)極根部與原本相隔很遠(yuǎn)的磁感線B的正極根部考的很近，當(dāng)場(chǎng)向電流達(dá)到某個(gè)閾值而觸發(fā)反常電阻式，兩根不磁感線發(fā)生磁重聯(lián)。

環(huán)向通量增加Chen等研究了連獄光球?qū)拥拇爬K對(duì)環(huán)向通量增加的響應(yīng)。發(fā)現(xiàn)若環(huán)向通量緩慢增加，磁繩便緩慢上升，若環(huán)向通量迅速注入，磁繩則迅速擴(kuò)張爆發(fā)而產(chǎn)生快速CME。

吳式燦等采用二維磁流體數(shù)值模擬研究了磁繩浮現(xiàn)于盔狀冕流底部時(shí)系統(tǒng)的演化發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁泡的半徑大于或等于0.25R⊙時(shí)，由于壓力增大，磁泡上面的閉合磁場(chǎng)不再能維持磁泡的平衡，而造成整個(gè)系統(tǒng)向外運(yùn)動(dòng)而成為CME。還指出，低密度的暗腔磁繩結(jié)構(gòu)具有較小的質(zhì)量和較強(qiáng)的磁場(chǎng)，受到的重力較小而磁浮力卻較大，因而更易偏離平衡狀態(tài)而爆發(fā)形成CME。

胡友秋等利用2.5維理想磁流體力學(xué)數(shù)值模擬研究了磁繩參數(shù)對(duì)其平衡的影響發(fā)現(xiàn)，若背景磁場(chǎng)為部分開(kāi)場(chǎng)，當(dāng)磁繩的環(huán)向磁通量等參數(shù)超過(guò)某閾值時(shí)，任何微小的繼續(xù)增大回事磁繩的平衡高度災(zāi)變性的上升，并在磁繩下方拉出電流片。

磁爆裂此種模型實(shí)際上是剪切磁拱模型的變種，但這里強(qiáng)調(diào)了四極磁位形的重要性。當(dāng)跨越磁中性線的磁拱發(fā)生剪切時(shí)，磁拱將上升并擠壓其上面的X型中性線，在磁拱頂部形成一個(gè)玩卻的電流層。當(dāng)忽略氣體壓力或電阻時(shí)，電流層成為無(wú)線薄的電流片，它限制了中心磁拱的持續(xù)上升；但若考慮氣壓和電阻時(shí)，只要剪切繼續(xù)存在，電流片就將繼續(xù)演變，最后由撕裂模不穩(wěn)定性導(dǎo)致快速磁重聯(lián)而引起爆發(fā)。

磁爆裂模型的實(shí)質(zhì)是強(qiáng)剪切磁拱頂部的磁重聯(lián)消除了背景磁場(chǎng)對(duì)磁拱的約束，使磁拱的爆發(fā)成為可能。

新浮磁流參見(jiàn)陳鵬飛教授論文。

關(guān)聯(lián)天象日冕物質(zhì)拋射經(jīng)常與其他的太陽(yáng)活動(dòng)現(xiàn)象聯(lián)系在一起，值得注意的有：

耀斑

日珥爆發(fā)和X射線纏繞（sigmoid）

日冕昏暗（在太陽(yáng)表面長(zhǎng)時(shí)期的亮度衰減）

極紫外影像望遠(yuǎn)鏡（EIT）和莫爾頓波

日冕波動(dòng)（來(lái)自噴發(fā)地點(diǎn)的明亮擴(kuò)散前緣）

駐地噴發(fā)拱（post-eruptive arcades）

日冕物質(zhì)拋射與這些現(xiàn)象的聯(lián)系是很普通的，但是還沒(méi)有被充分的了解。例如，日冕物質(zhì)拋射和耀斑最初被認(rèn)為是直接相關(guān)聯(lián)的，耀斑驅(qū)動(dòng)著日冕物質(zhì)拋射，但是只有60%的耀斑（M極和更強(qiáng)的）才和日冕物質(zhì)拋射有關(guān)聯(lián)[2] ；相似的，許多日冕物質(zhì)拋射與耀斑無(wú)關(guān)。日冕物質(zhì)拋射和耀斑是由共同的原成因造成的（日冕物質(zhì)拋射加速度的峰值與耀斑輻射的峰值經(jīng)常是一致的）。一般而言這些現(xiàn)象（包括日冕物質(zhì)拋射）都被認(rèn)為是磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)大規(guī)模變動(dòng)的結(jié)果。

相關(guān)報(bào)道2013年日冕物質(zhì)拋射發(fā)生不可思議碰撞 持續(xù)16小時(shí)

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，來(lái)自美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室和中科大的 研究人員捕捉到日光層發(fā)生的 兩個(gè)日冕物質(zhì)拋射碰撞現(xiàn)象，相關(guān)記錄設(shè)備收集到了類(lèi)似的 太陽(yáng)事件，在此之前美國(guó)宇航局的 日地關(guān)系 天文臺(tái)完成了對(duì)太陽(yáng)日冕物質(zhì)拋射的 觀測(cè)任務(wù)。參與本項(xiàng)研究的 科學(xué)家為海軍研究實(shí)驗(yàn)室的 安耶洛斯博士等，研究人員認(rèn)為對(duì)太陽(yáng)日冕物質(zhì)拋射的 觀測(cè)有助于理解和預(yù)測(cè)地球、太陽(yáng)系 統(tǒng)空間天氣情況，降低空間通訊等設(shè)施受到太陽(yáng)風(fēng)暴的 干擾。

根據(jù)經(jīng)典物理理論，固體物質(zhì)之間發(fā)生碰撞可導(dǎo)致系 統(tǒng)的 動(dòng)能增加，而科學(xué)家在太陽(yáng)表面觀測(cè)到的 日冕物質(zhì)拋射碰撞被認(rèn)為是彈性碰撞，當(dāng)發(fā)生日冕物質(zhì)拋射時(shí)，日地關(guān)系 觀測(cè)臺(tái)就對(duì)該事件進(jìn)行了跟蹤，兩顆探測(cè)器A星 和B星 被部署在太陽(yáng)的 兩側(cè)，可對(duì)太陽(yáng)表面發(fā)生的 事件進(jìn)行立體觀測(cè)，根據(jù)研究人員統(tǒng)計(jì)，發(fā)生碰撞的 日冕物質(zhì)拋射持續(xù)時(shí)間達(dá)到了16個(gè)小時(shí)。在這段時(shí)間內(nèi)，科學(xué)家們觀察到了弧結(jié)構(gòu)發(fā)生了變形、壓縮，呈現(xiàn)出類(lèi)似硬物撞擊的 結(jié)果，但是第一次發(fā)生的 日冕物質(zhì)拋射并不能只用太陽(yáng)風(fēng)加速機(jī)制進(jìn)行解釋?zhuān)芯啃〗M對(duì)兩次日冕物質(zhì)拋射分析結(jié)果顯示，有73%的 可能性為彈性碰撞。1

2016年日冕物質(zhì)拋射

又一次日冕物質(zhì)拋射（CME）！繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)的SOHO飛船拍攝到爆發(fā)性纖維正從太陽(yáng)的表面升起，并爆發(fā)出巨量的磁等離子泡泡進(jìn)入太空。此圖攝于2002年，圖的內(nèi)部，直接來(lái)自太陽(yáng)的光被遮擋，并被同時(shí)在紫外光波段拍攝的太陽(yáng)影像所替代。視場(chǎng)從太陽(yáng)表面向外延伸超過(guò)200萬(wàn)公里。這些被稱(chēng)為日冕物質(zhì)拋射（CMEs）的爆發(fā)性事件是上世紀(jì)70年代初發(fā)現(xiàn)的，這幅壯觀的影像則是SOHO太空飛船拍攝的CME詳細(xì)記錄的一部分。強(qiáng)烈的CMEs會(huì)強(qiáng)烈地影響空間氣候，正好沖著地球而來(lái)的噴發(fā)則可能造成嚴(yán)重的效應(yīng)。2