【沙巴体育app】地冕

[拼音]:dimian

[外文]:geocorona

地球高层大气中以发生辐射的氢原子和氦原子为主要成分的部分。1955年,由火箭携带的仪器,在80公里的高空,观测到夜空的氢原子共振线赖曼α(即Lα,波长为1216埃)辐射,人们得知高层大气中有氢原子的存在,这导致了地冕的发现。

地冕中氢原子弥漫所及的最远空间,是地球中性大气的外边缘。氢原子密度在80公里高度最大,在此以上随高度增大而缓慢下降。在100、1000和10000公里高度,氢原子数密度分别约为 107、105和103厘米-3。到10万公里的空间,每立方厘米中仍有几个氢原子。氢原子密度在地球四周的分布并不是完全球对称的,由于太阳辐射压力的作用,在大约8个地球半径之外,在背阳面的密度要比向阳面的大,形成所谓地尾。地冕中氢和氦的密度,随太阳活动11年的周期而变化。氢原子密度的变化与氦及其他大气成分的变化相反,在太阳活动高年密度较小,在低年则增大。产生这种现象的原因,是因为在太阳活动高年,较高的外层大气温度,大大增加了氢原子向行星际空间逃逸的速率。

地冕的发射属于气辉现象。地冕中的粒子,通过共振散射和荧光散射过程,将吸收的太阳远紫外波段中氢和氦的辐射再释放出来,形成自己的发射。地冕发射不仅发生在太阳辐射直接照射到的区域,而且还通过光子的多次散射,传输到地球的阴影区。氢原子共振线赖曼α 是地冕发射中最强的谱线,它的发射强度随发射区的高度和太阳天顶角而变化。1972年,美国登月宇庙飞船“阿波罗”16号的宇航员,在月球上拍摄到的地球的远紫外辐射照片,显示了地冕赖曼α 辐射强度的全球分布(如图)。这项观测还发现,在远离地心15个地球半径的地方,仍能从行星际辐射背影中区别出地冕的辐射。地冕的其他发射线,氢原子的赖曼β(Lβ)、巴耳末α 、氦原子的共振线和波长为10830埃的谱线都比氢赖曼α 弱许多,其中氢巴耳末α (波长为6563埃)和氦10830埃谱线可以在地面观测到。

地冕中的氢原子若具有大于11.2公里/秒的速度,就有可能摆脱地球重力的束缚进入行星际空间。这种因逃逸而损失的氢原子,由较低高度的氢原子的不断向上传输给予补偿。向上扩散的氢原子,主要是由存在于中层大气中的水分子吸收太阳远紫外辐射光致离解产生。大气中水分子的离解和高速氢原子的逃逸,使氧的含量逐渐增加,这对地球原始大气的产生和演化具有重要作用,而且这一过程也一直在使地球以极为缓慢的速度失去水分。

同地球高层大气相似,一些行星外层大气的主要成分也是最轻的元素氢和氦的原子,它们形成行星冕。迄今,对行星进行探测的宇宙飞船已经观测到金星、火星和木星大气的氢原子和氦原子的辐射。水星大气极为稀薄,但在仅有的一次观测中,也记录到了氢原子和氦原子的辐射。

参考书目

B.A.Tinsley, Hydrogen in the Upper Atmosphere, The Earth:1(C.W.Gordon),Gordon and Breach,NewYork,1978.

J. W. Chamberlain, Theory of Planetary Atmo-spheres,Academic Press, New York,1978.

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