日冕的秘密
日冕真是一個奇異的“王國”，那裏有許多令人驚奇和難以理解的現象。
為了在沒有日食的時候也能觀察日冕，不少人多方努力過。例如美國天文學家海耳攜帶太陽單色分光儀攀登高山，希望看到日冕，但失敗了。直到1937年，法國的李約創製了日晃儀，才使天文工作者如願以償。不過用日冕儀即使在高山上也隻能看見內冕，而最理想的辦法是在月球上建立天文台，這樣就完全擺脫日暈的桎梏，可以暢快地觀賞日冕的景色。
就原理來說，日冕儀甚為簡單。它的難能可貴的特色是把儀器散射光最大限度地減弱了。
日冕看起來是延伸在日麵外圍的一大片輝光。它的色澤清白，淡雅。外冕很透明，因此帶有蒼穹的蔚藍色。日晃延伸範圍很廣，直徑為太陽的幾倍，甚至十幾倍。日冕的形狀與太陽活動有關。在活動峰年，日冕大致是圓的，並有很長的射流伸向遠方；而在太陽活動穀年，日冕變扁，在赤道麵附近突出，並在兩極區域有羽毛狀的光芒。
光譜分析給日冕研究提供了強有力的武器。就內冕來說，它發出暗弱的連續光譜加上若幹條發射譜線。這個連續光譜並不稀罕，它的能量分布與光球光譜相似，但日冕發射線卻非常奇特了。在過去長時期中，它們對光譜專家是完全陌生的，在實驗室裏根本找不到這些波長的譜線。天文學家一度認為日冕發射線屬於一種神秘的新元素，並給它取名為”疋”。但是元素周期表逐漸填滿，這種虛擬的未知元素沒有插腳的餘地。後來有人認為，這是某些平凡的化學元素在特殊情況下發出的反常譜線。但究竟是哪些元素呢？前後共70年，幾輩天文學家絞盡腦汁，研究這一難題。直到1942年，一位瑞典光譜學家艾德倫才發現日冕線屬於極高度電離的離子。例如最強的日冕綠線5303埃，是13°電離的離子產生的。日冕發射線的證認是太陽物理學的一個重大突破。
為什麼日冕含有電離度很高的離子呢？為什麼內冕光譜中夫琅和費線會消失呢？先談第一個問題。要知道電離過程與溫度有關，溫度愈高，質點運動愈快，就愈容易把被原子核牢牢吸住的電子碰掉，即產生電離。不難想象，―外層電子容易，驅逐內層電子困難。要一鼓作氣驅走10幾個電子，就需一二百萬攝氏度的高溫。至於第二個問題，也導致類似的結果。由於電子散射，譜線會變得模糊不清。問題是要使最強的夫琅和費線都在太陽光譜中被“清洗掉”，就得要有上百萬攝氏度的高溫。
問題是層出不窮的。日冕為什麼會這樣熱？有人認為，太陽上發生“地震”，內部的高熱氣體像岩漿一樣噴射出來，使日冕受熱。還有人把希望寄托在熱核反應上。但是定量計算否定了這些設想。較新的理論是我們在前麵提到過的波動加熱，但它能否算是定論，還要經受時間的考驗。
總的說來，日晃是太陽周圍的一大片塵埃和氣體質點。在太陽光照耀下，才能被我們看見。就輻射的性質來說，日冕可分為K、F和E3部分。K日冕在太陽附近，發出純粹的連續光譜；F日冕離太陽遠一些，發出含吸收線的光譜；E日冕則是發射線光譜。這3個成份是怎樣產生的呢？“K”是日冕的自由電子散射的太陽光。高溫使電子作快速運動。由於多普勒效應，夫琅和費線都被“洗掉”，隻剩下連續光譜。“F”是比較重、速度較慢的固體質點散射的太陽光。夫琅和費線“洗”不掉，隻是變淺了一些。“E”卻是日冕本身的輻射，是高度電離的離子發出的發射線光譜。
日冕和色球相似，也很不均勻，有很複雜的精細結構。前麵提到的射流和極羽，還有凝聚區，都是磁力線支配高溫等離子體的表現。近年來的空間觀測，使我們對日冕結構的複雜性有了進一步的認識。在可見光照片上，日冕各處亮度相差並不懸辣，但在太空拍攝的X光照片從根本上改變了這個形象。引人注目的是，日冕中往往有大片的暗黑區域，叫做日冕洞。稱它們為“洞”，不夠恰當。因為它們基本上是長條形的，往往從太陽的南極或北極一直延伸到赤道附近。但它們確是空洞洞的，在這些“洞”的下麵完全沒有X射線的光球。日冕洞的溫度和密度都比一般日冕低得多，它們不在太陽活動區，而在寧靜區。冕洞是太陽磁場開放的區域，那裏的磁力線向行星際空間張開，大量帶電質點順著磁力線跑出來，成為太陽風。因此，日冕洞就是太陽風的“風源”。日冕洞的發現還使科學家解決了一個多年來懸而未決的難題。原來冕洞就是引起重複性磁暴的似區。過去最令人困惑難解的是這種磁暴發生時，日麵上常是一片寂靜，沒有活動區。天文學家無可奈何，把引起重複性磁暴的區域叫做“M”區——意思就是“神秘的區域”。現在才恍然大悟，原來M區就是日冕洞。
太空探測的另一項重大成就是發現了日冕瞬時現象。長時期來人們以為日冕很穩定，隔很久才能看出一些變化。但在“天空實驗室”這艘宇宙飛船上，宇航員接連許多小時細看日冕，就發現經常有突如其來的物質拋射。一次瞬時現象拋出物質100億至1000億噸，耗費能量約1024焦耳，遠遠超過一次大地震的規模。拋出物質的速度高達500千米/秒。一次瞬時現象隻持續10來分鍾至一二小時，但它使附近日冕的結構顯著改觀。日冕瞬時現象是怎樣發生的？它們的能量從何而來？它們與日麵活動現象有無聯係？……目前天文學家對這些問題都茫無所知。本來就充滿著奧秘的日冕，現在變得更加神秘難解了。