日冕禁线
【中文词条】日冕禁线
【外文词条】coronal forbidden lines
【作者】王振一
在日冕内层中高次电离离子的禁戒跃迁所产生的发射线。
由量子力学得知﹐满足和不满足选择定则的跃迁分别称为容许跃迁和禁戒跃迁﹐相应的谱线称为容许谱线和禁戒谱线﹐后者简称为禁线。一般情况下﹐禁戒跃迁并不是绝对被“禁止”﹐只是其跃迁几率甚微﹐仅为容许跃迁的10～10。但是﹐原子或离子处于某激发态的平均寿命等于其相应跃迁几率的倒数﹐烯o原子或离子的平均寿命比在一般激发态上的要长10～10倍﹐从亚稳态向下的跃迁只能是禁戒跃迁。所以﹐产生禁线的首要条件是激发态必须是亚稳态﹐而产生明亮的禁线就要求一定的物理条件了。
自1869年发现最强的日冕发射线波长为5303埃的绿线以后﹐多次日全蚀观测和日冕仪观测相继发现许多发射线。然而﹐这些发射线的波长﹐同实验室中和太阳其它部分的谱线都不一样。只能将它们归属于一种假想的只存在于日冕中的元素─发出的谱线。随著量子力学的建立和发展﹐以及光谱实验手段的进步﹐终于出现了重大突破。1939年﹐格罗特里安指出波长为6374和7892埃分别同离高次电离子 FeX和Fe的两条禁线波长相近。随后﹐埃德伦证认出已发现的大多数谱线分别属于铁﹑镍﹑钙等的高次电离离子的禁线。这些元素的原子由于日冕中高速电子的不时撞击而丧失外围的 9～14个电子﹐成为9～14次电离的离子。
日冕的物理状态极有利于禁线的产生。日冕的电子温度高达 100万度以上﹐电子的平均动能为几百电子伏。高次电离离子与快电子碰撞而被激发﹐但由于日冕辐射场的能量密度太小﹐不足以使处于亚稳态的离子发生向高能级跃迁﹔又由于日冕气体密度很低﹐高次电离离子与慢电子连续两次碰撞而使离子离开亚稳态的时间间隔大于离子处于亚稳态的寿命﹐因此﹐亚稳态上集聚著大量的激发离子。而禁线的强度正比于亚稳态上的离子数与禁戒跃迁几率的乘积﹐并且日冕对禁线辐射几乎是完全透明的
空间探测获得了大量的高分辨率的紫外线﹑远紫外线和X射线波长区域的日冕发射线光谱﹐这就有力地促进了日冕发射线的证认和研究工作。用于证认的实验装置能够达到约一亿度的高温和获得能量约百万电子伏的光子。已经证认出了相当数目的禁线﹐如﹕[Fe]λ2170﹑[SiⅨ]λ2150﹑[OⅣ]λ1400﹑[Fe]λ1242等等。
参考书目
H.Zirin﹐The Solar Atmosphere﹐Blaisdell Publ.Co.﹐Waltham﹐1966.
E.G.Gibson﹐The Quiet Sun﹐NASA﹐Washington﹐1973.