看！太阳居然也“拉丝”？还曾导致电力故障！

近期，Nature公布了2023年度最佳科学照片，其中，在2023 年年度天文摄影师评选中获得了“Our Sun”类别奖项的作品——一张展现巨大“蛇状太阳丝”的照片，格外引人注目。网上经常有人嘴角“拉丝”，太阳居然也“拉丝”吗？“太阳丝”到底是啥东西？

蛇状太阳丝，图片作者：Eduardo Schaberger Poupeau

01 太阳丝到底是什么？

对于“太阳丝”这个词汇，大家很少听到，那么它到底是什么呢？是个最新发现的新玩意儿吗？

并不是新玩意儿，太阳丝其实就是日珥（Solar prominence）。但在国外，日珥还有另一个不常用的名字“filament”，这个单词有“灯丝、细丝、丝状物”的意思。

因此，当国外报道日珥时，如果使用的不是“Solar prominence”而用了“Solar filament”时，“filament”指灯丝，把“Solar filament”那么直译过来，可不就是“太阳丝”或者“太阳灯丝”了嘛！

日珥，图片来自NASA.

以上，仅仅是从同一个事物的不同名字来解释。从本质上来说，虽然太阳丝就是日珥，日珥就是太阳丝。但何时称其为日珥，何时称其为太阳丝，是有区别的。

日珥是从太阳表面向外延伸的大型等离子体和磁场结构，通常呈环形，可以向外延伸到日冕。日冕就是太阳大气的最外层，日冕的内部分为色球层、光球层。

虽然日冕是由极热的等离子体组成，但日珥包含的等离子体要冷得多。因此，如果是以太阳表面为背景去拍摄日珥，会发现日珥通常是较为黑暗的丝状。

日珥，图片来自：视觉中国

但如果不是以明亮的太阳表面为背景，而是从太阳侧边，以黑暗太空为背景，日珥就要明亮许多。

使用极紫外望远镜观察到的日珥，图片来自：莫纳罗亚太阳天文台

上图下部方框内是日珥的特写，这个日珥其实是一个整体，不同的是，其左边部分是以太阳表面为背景，所以显示为黑色，而右边部分的日珥是以黑暗太空为背景，故而极为明亮。

此时，称呼就开始分化了。

若以太阳表面为背景，则此时的日珥通常叫做“Solar filament”，也即太阳丝。而若以黑暗太空为背景的，称为“Solar prominence”，直译就是“太阳突出物”，国内翻译为日珥。“珥”字在中国古代有珠玉耳饰，以及日、月两旁的光晕等含义，可以说是恰如其分。

图片来自：美国国家大气研究中心

上图中，左边和右边箭头所指的地方，在国内大都统一称呼为日珥，因为两者的结构是相同的。而在一些学术圈，会因为背景的不同而有不同的称呼。

所以你看，太阳丝其实就是日珥。

到这里，不少读者可能会有疑问，就是本文开头的蛇状太阳丝图片，它不是黑暗的线，而是明亮的线。这又是为什么呢？可能的原因是这样的，作者拍摄时采取了一些技术手段，以及后期图片处理时，作者为了突出显示，做了一些图像处理。

02 日珥中的“暴躁哥”：爆发日珥

日珥通常对人类没有什么影响，但日珥中的“爆发日珥”则不然，因为它们可能会引发“日冕物质抛射”。据统计，所有的爆发日珥中，大约70%的爆发日珥与日冕物质抛射有关。

使用白光日冕仪拍摄的“日冕物质抛射”，图片来自：Wikipedia，欧洲航天局

巨大，且携带磁力线的等离子体气体从太阳上被快速抛射出来的过程，就是“日冕物质抛射”。

等离子体的抛射速度很快，从每秒几十千米到每秒超过1000千米不等。

如此快，且如此巨量的等离子体抛射，在少数极端情况下必然会对地球磁场产生影响，继而影响人类生活。

有纪录以来的最大一次影响被称为“卡灵顿事件”，时间是1859年9月1日至2日。

就在卡灵顿事件发生之前的一两天，也就是1859年8月28日，人们就在太阳上发现了许多太阳黑子，且夜晚的天空也跟往常不太一样，夜空要比平时明亮且颜色多变，当时的报纸紧跟热点，还报道了这些异常。而在8月29日，人们甚至都能从澳大利亚最北方的昆士兰州看到南极光。地球上产生大量极光，这正是日冕物质抛射对地球影响的特征之一。

极光，图片来自：视觉中国

1859年9月1日中午之前，英国业余天文学家理查·卡灵顿和理查·霍奇森分别观测到了太阳上的耀斑，需要注意的是，耀斑通常伴随日冕物质抛射。

接下来的一天，日冕物质抛射的等离子体撞击地球磁场，继而诱发了有纪录以来的最强太阳风暴。这场风暴造成强烈的极光，并对美国当时的电报系统造成破坏，部分地区的电报系统陷入瘫痪，并引发了火灾。

如果这场风暴发生在现在，可能会造成大范围的电力中断。

除了“卡灵顿事件”，日冕物质抛射还有以下记录。

1989年3月9日，太阳发生日冕物质拋射，四天后，也就是3月13日袭击了地球，导致加拿大魁北克省的电力故障和短波无线电干扰。

2010年8月1日，日冕物质抛射导致三天后在地球上产生了引人注目的极光。

2012年7月23日，发生超级太阳风暴，也就是叠加了日冕物质抛射、耀斑等的现象，这场太阳风暴规模巨大，强度与卡灵顿事件为同一等级。但幸运的是，这次太阳风暴并非正对地球，所以影响不大。

综上所述，太阳丝本质上就是日珥，而一般的日珥只是太阳上的普通现象，唯有爆发日珥才有可能对地球产生影响。但无须过于担心，因为爆发日珥即使产生了日冕物质抛射，但如果不是正对地球方向，其影响也有限。

最后，即使抛射方向就是正对地球，也不必过于担心，因为日冕物质抛射也存在规模之分，小规模的只会产生极光等现象。

参考资料：

①https://solar.physics.montana.edu/ypop/Program/hfilament.html

②https://www.nasa.gov/image-article/what-solar-prominence/

③https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_prominence

④https://en.wikipedia.org/wiki/Coronal_mass_ejection

作者：寒木钓萌 科普作家、科技部“全国优秀科普作品奖”获得者

审核：郑永春 中国科学院国家天文台研究员

出品：科普中国

监制：中国科学技术出版社有限公司、中科数创（北京）数字传媒有限公司