luda 前言：2019年12月26日出现了今年最后一次日食，这次我们不能日全食看了。在日全食照片中，可以看到太阳被黑色圆盘遮住，周围有一圈光。这就是太阳大气最外层的——日冕。日冕的温度达到150万个种子温度，但亮度只有一面的几百万分之一，是在日全食观察的好机会。
12月26日，今年3日第二天，食物中的最后一个姗姗来迟。日食发生时，地球上有些地方的人看日食，很多地方看日食。如下图所示，从沙特阿拉伯开始，经过卡塔尔、阿联酋、阿曼、阿拉伯海、印度、斯里兰卡、印度尼西亚、马来西亚、苏拉威西海，在太平洋西部。下面黑线中的其他地区可以看到日食，包括非洲东北部、亚洲(不包括北部)、印度洋北部、大洋洲西北部和太平洋西部。其中在我们全中国都能看到偏食。
日食边界图，红线地区可以看到日食，其他黑线地区可以看到日食(资料来源：紫金山天文台，S=F816 EC 1 A 13 AFF 0 ED 06 E 1875 E 02001073)
由于距离问题，从地面上看，太阳不能完全被前面的月亮遮挡。也就是说，日食和偏食会留下太阳逐渐变亮的光辉部分。所有的遮挡都是日全食的，如下图所示。但是，从这样的日全食照片中也能看出日全食太阳周围似乎有另一盏明亮的光吗？这些是什么？
NASA于2007年8月拍摄的日食(资料来源：https://WWW . NASA . GOV/SITES/DEFAULT/FILES/Styles/Full _；
我们看到的明亮耀眼的太阳，这种可见光在太阳表面的一层称为光球层的部分，光球层下面的太阳不透明，上面透明，从光球层向外的太阳部分称为太阳大气。太阳大气其他高度的温度都是我们通过模拟计算出来的。光球层的温度被认为是约5700开尔文温度，经过某种过程后，太阳大气温度会根据海拔急剧上升，在数万公里的高度达到150万开尔文温度。这个温度很高，位于太阳大气最外层的区域称为日冕(Corona)。
以日冕的温度，大部分不会暴露在可见光下。可见光的亮度只有光球层的百万分之一，相当于满月的亮度。但是白天白天对太阳光的散射比晚上强得多，所以平时分不清日冕的存在。但是在日全食期间，太阳明亮的阳光完全遮住了，在黑暗的宇宙背景下，太阳的边缘耀眼夺目，日冕出现在我们眼前。长期以来，想要排除光球层和色球层的其他强辐射干扰，好好研究日冕的日食是一扇非常重要的窗户。1931年，科学家根据日食原理发明了冠冕，使冠冕研究更加有效。
soho探测器的大观机拍摄的新冠外部，中间实心圆是被大观机遮挡的明亮部分，白色空心圆对应太阳的太阳大小(资料来源：https://space weather . com/images 2003/26 Jan 03)
因为我们熟知的太阳风其实是日冕的物质流，广义的日冕包括太阳风能达到的范围，也就是超过150亿公里的范围。但是，我们通常认为的新冠范围(密度高、亮度高)在太阳周围约15 ~ 20个太阳半径(约1030万~ 1380万公里)内。日冕的形状与11年周期的太阳活动有关，太阳活动最多一年接近圆形，太阳在安静的年份相对平坦，赤道地区相对伸展。
日冕的磁场探测比较困难，主要是用间接的方法推测。
不要认为日冕温度高，其高电离离子和电子的粒子数密度约为1015/m3。相比之下，我们周围空气中分子的水密度约为2.71025/m3，也就是说相差数百亿倍。日冕主要由高速自由电子、质子和高度电离的离子组成，日冕的温度表示粒子移动的速度。日冕的温度根据高度比较慢，几乎均匀。在高温下，不仅氢、氦等原子完全电离，铁原子等电离度极高的元素也会失去13个电子形成的离子。下面的示意图显示太阳很大
气温度随距离的变化以及分层，其中Corona就是日冕；而Fe IX/X、Fe XII、Fe XV都是铁原子丢掉大量电子形成的离子，下面的数字是其对应的射线，位置就表示了相应的温度。太阳大气温度随距离的变化以及分层示意图，其中Corona为日冕（来源：）
科学家们了解到的日冕的特性，是通过观测日冕的各种辐射来推测的。日冕光由三部分组成：
（1）没有吸收线的偏振的连续光谱，它是光球的辐射被日冕电子汤普逊散射形成的，称为K日冕（Kontinuierlich）。
（2）不偏振的连续光谱，由于太阳光被行星际空间中的尘埃散射产生，呈现出光球光谱的所有夫琅禾费线，称为F日冕（Fraunhofer）；这种光集中于黄道面，又称为“内黄道光”；
（3）所有日冕的分立辐射线的总和，称为E日冕或L日冕（Emission）。这些线是一些高电离金属，例如刚才提到的铁原子丢掉13个电子形成的离子有关的射线。
另外，日冕还辐射软X射线（X日冕）以及射电范围的韧致辐射（R日冕）。
这部分我们涉及的专用名词比较多，大家只需要适当认识一下，感兴趣的朋友可以查找进一步的资料。
日冕光随高度的变化（来源：论文Brandt, 1970，中文图扫描自《日地空间物理学》，涂传诒著）
我们在照片上也看到了，日冕有着突出的形状。日冕中其实存在着一些有趣的精细结构，例如冕流和极羽、冕洞、日冕凝聚区等。
例如我们有时在一些艺术图中看到太阳外圈环形的火舌（如下图所示），这种结构叫做日珥，它们起源于色球层，但是在日冕中伸展。日冕中有一种盔状光幕的发光区域，称为盔状物，其底部中心通常伴随有宁静日珥。
极紫外辐射拍照中的日珥（来源：https://www.nasa.gov/sites/default/files/styles/full_width_feature/public/thumbnails/image/faq1.jpg）
又如冕洞也是日冕中非常重要的结构，科学家们认为高速的太阳风是从冕洞中出来的。这种结构在X射线等非可见光的拍照中显现为黑色的大洞，下图是极紫外辐射拍照中显现出来的，这洞比地球要大得多。
极紫外辐射拍照中的冕洞（来源：https://scied.ucar.edu/sites/default/files/images/large_image_for_image_content/sun_coronal_holes_sdo_aia_193_12jan2011_594x550.jpg）
在1931年发明日冕仪以前，天文学家们研究太阳时只能在日全食期间观察日冕。但是现在，随着技术的不断进步，新的观测手段不断增加，天文学家们对日冕的了解越来越多，也不再依赖于日食了。
来源：中国科学院国家空间科学中心