全 文 ：第 卷 第 期 天 文 学 进 展 ，
年 月
太阳针状体的观测研究进展
赵瑞娟 口 ， 张宇宗 ， 刘 煜 、 田 占军 、
赵明 宇 、 徐 稚 、 申 远灯
中国科学院 云南天文台 ， 昆明 中国科学院大学 ， 北京 中 国科学院 国家天文
台 太阳活动重点实验室 ， 北京
摘要 ： 针状体是太阳的基本结构 ， 人们对它的研究 已有 多年的历史 ， 在观测和理论方面取得
突破性进展 。 由于针状体本身 的特点 （小结构尺度 、 高动态 、 短寿命 ， 对它 的观测研宄十分依赖望
远镜的分辨率 。 文章主要描述借助于 卫星搭载的 空 间望远镜 、
瑞典 太阳望远镜） 等地基太阳望远镜所取得的关于色球针状体及其 日
面对应物的观测研宄成果 。 主要包括以 下几个方面 ： （ 针状体的形态 ， 如轨迹 、 高度 、 长度 、 速
度等 ， 和 由此而得到 的分类 ； （ 针状体的 日 面对应物—纤维和 日 芒 ； （ 针状体的起源机制 。
即便今天 ， 针状体仍然存在许多未解之谜 ： 型针状体是否存在 ？ 针状体和它 日面对应物之间的
关系是什么 ？ 如果存在两种类型的针状体 ， 那么它们 的激发机制是什么 ？ 它的波动是 由什么 引起 ？
针状体能否加热 日冕和加速太阳风？ 作为太阳的基本结构 ， 在其他恒星上是否存在 ？ 等等 。
关 键 词 ： 型针状体 ； 型针状体 ； 纤维 ； 日芒 ； 磁重联
中 图分类号 ： 文献标识码 ：
引 言
针状体是指在太阳 日面边缘观测到的像稻草一样稠密 、 细长 、 参差不齐 ， 同 时又沿着磁
力线快速运动的类喷流结构 。 它最先 由 发现 ， 然后被 命名为针状体。 针
状体的速度一般是 ， 长度一般在几百 到几千 ， 不同区域的长度是不同
的 ， 一般冕洞区 的最长 ， 活动 区 的最短 。 在 目前的仪器分辨率情况下 ， 针状体的宽度一般在
几百 寿命一般在几十秒到十几分钟 ； 在它到达最高点之后 ， 要么掉落回色球 ， 要么消失
不见 观测针状体的谱线主要有色球谱线如 、 以及
过渡区谱线 、 、 等 。
收稿日期 ： 修回日期 ：
资助项目 ： 国家 自然科学基金 （ ，
通讯作者 ： 赵瑞娟 ，
4 1 0 天 文 学 进 展 卷
在 日面上观测到的针状体的 日面对应物包括纤维 、 日芒和快速蓝移事件
； 在 、 波段观测到的 分别称之为
、 针状体 ； 还有一类在结构尺度上大于针状体 ， 称之为 巨型针状体。 巨型针状体主
要通过 和 等谱线对极 区冕洞进行观测得到 ， 延伸到距离边缘 的
范围 ， 寿命为 。
针状体在沿着磁力线向上传播的过程中 ， 观测到垂直于磁力线方向 的左右摆动和针状体
绕 自 身轴 向 的一个扭转运动等 。 我们把垂直于磁力线的左右摆动称为横 向振荡 ， 振荡周期为
振幅为 震荡速度大约在 。 何建森等人 首次观测
到 例局频振汤 ， 周期为 。
针状体是色球的重要组成部分 ， 连接着光球层和过渡区及 日冕 ， 为过渡区和 日冕层提供
物质和能量来源 。 针状体携带的质量流约为维持太阳风所需质量流的 倍 。 对针状体进
行研究有助于解决 日 冕加热和太阳风加速的 问题 。
本文主要 内容如 下 ： 第 章介绍针状体的形态参数—寿命 、 轨迹 、 速度 、 宽度等 ， 以及
针状体的分类 ； 第 章主要讨论针状体 的 日 面对应物 以及这些对应物与针状体的关系 ； 第
章介绍针状体 的振荡 以及引起这些振荡的波的类型 ； 第 章简单介绍针状体的起源机制 ， 由
于针状体的足点不能很好地观测 ， 它的起源机制一般都是模拟的或者 由观测反推 的结果 ； 最
后进行简单 的总结与展望 。
针状体的形态与分类
形态参数
如图 所示 ， 针状体是指在 日面边缘观测到的狭长的类喷流结构 。 针状体的形态参数主
要包括它的轨迹、 寿命 、 长度 、 高度 、 宽度 、 速度 、 横 向速度 、 横 向位移等 。 由于 日面背景 、 重
叠效应 、 选择效应 以及针状体 自 身的特点 ， 不同 的研究者 即便对 同一区域的针状体 的形态进
行统计时 ， 也会得到不 同的结果 。 我们先简单地介绍各个形态参数的一般定义 。
图 年 月 日 观测的位于 日 面边缘活动区针状体的 图像
期 赵瑞娟 ， 等 ： 太阳针状体的观测研宄进展
寿命 ， 针状体从开始到结束的时间段 。 在观测 中 ， 取 目 标针状体开始被识别的那副图
像和最后一幅被识别的 图像拍摄的 时间差 ， 便可估算出它的寿命 。 一般认为 ， 针状体的寿命
为几十秒到几分钟 ， 甚至有 的达到十几分钟 。 因为重叠效应 ， 针状体开始从 日面边缘喷发的
时候是分辨不出来的 ， 在它落回 日面的过程 中依然会受到重叠效应的影响 （如 图 所示 ， 在
距离 日 面边缘一定高度内 很难分辨出来某个单一的针状体 ， 所 以测得的寿命可能小于它 的真
实寿命 。
轨迹 ， 针状体最高点 （顶点 ） 随着针状体 的演化所经历的路径 。 早期一些研宄者发现
落下去 的针状体远远小于上升阶段的针状体数 目 但 等人 对 日面上的针
状体进行测量 ， 发现 的 针状体存在下落的过程 。 针状体到达最高点之后要么消失不
见 ， 要么落 回 日 面边缘 。 现在一般认为针状体存在两种轨迹 ： 抛物线形和直线形 。 这两种轨
迹对应两种不 同类型的针状体 ： 抛物线轨迹对应的是第一种类型 的针状体 ， 我们称之为 型
针状体 ， 随着时间 的演化 ， 这类针状体从底端 出来 ， 达到最高 点 ， 稍作停 留 ， 然后又掉落回
去 ， 见 图 ； 直线形对应的是第二种类型针状体 ， 我们称之为 型针状体 ， 这类针
状体从底端 出来之后 ， 随着时间 的演化 ， 达到最高点 ， 然后慢慢地消失不见 ， 见图
有没有观测到下落过程是两种类型针状体的最大差别 。
⑷ （
复
⑷
图 针状体随时间演化图
为 型针状体演化的例子 。 （… 针状体演化的时间序列图 ： （ 针状体长度随时间演化的 切片图 ， 纵轴的方向 是针状体
的长轴方向 ， 每个像素对应 。 为 型针状体演化的例子 。 每个像素对应 〃 。 △表示针状体的顶端 ， 有没有观
测到针状体的下落是判定针状体类型的关键依据 。
长度 ， 沿着针状体长轴方 向从针状体的底端到顶端的距离 。 它的底端 同其他针状体
在 曰面边缘重叠混合在一起 ， 我们无法直接分辨出来 ， 一般认为针状体是线性 的 ， 由顶点和
针状体 的倾斜度来估算底端 ， 它 的长度一般 由几千 到上万 。 不同 区域的长度有一定
的差别 ， 冕洞区 的更长一些 长度包括针状体的最大长度和平均长度 ， 最大长度是指针状
4 1 2 天 文 学 进 展 卷
体达到最高点时的长度 ， 平均长度是指通过对多个针状体进行统计所得出 的平均最大长度 。
高度 ， 针状体的顶端到 日面边缘的最短距离 。 高度的测量方法和长度类似 ， 不同的针
状体倾斜度是不同 的 ， 即便长度相同 的两个针状体 ， 它们 的高度也可能有很大 的差别 。 针状
体 的高度范围一般在几百 到几千 。 高度也包含了最大高度和平均高度 ， 它 的意义类
似于长度 。
宽度 ， 即针状体的直径 ， 定义针状体强度的半高全宽处为它的宽度 。 针状体的 宽度为
几百 。 】 发现在针状体达到最大强度之后 ， 其直径随时间膨胀 ； 膨胀时间似
乎取决于针状体的强度 ， 针状体越亮 ， 膨胀的时间越长 。
速度 ， 针状体 的顶端随时间演化的快慢 ， 即针状体的顶端位置沿着针状体 的长轴 向
上喷发的速度 。 针状体的速度 型针状体的速度要 比 型针状体的速度更
快 ， 型针状体更活泼 。
横 向速度 、 横向位移 ， 横向振荡是指针状体垂直于 自身长轴的左右摆动 ， 这种摆动的
速度和幅度分别称为横向速度 、 横向位移 。 研宄横 向振荡的 主要 目 的是通过它来研宄这种振
荡所携带的能量 。 横 向速度从几 到几十 、 横向位移几百 。 一些研究者发现
针状体还包含了其他类型的波动 ， 这在后文中会讲到 。
从 太阳 日面边缘观测可 以看到 ， 针状体在上升阶段 比较浓厚 、 比较亮 ； 当它达
到最高点之后就开始慢慢变暗 ， 之后沿着针状体的长轴掉落回色球或者消失掉 。 这可能是 由
于针状体到达顶端之后 ， 针状体携带的机械能转化为内 能而在这条谱线下观测不到 ； 但是如
果有较高温度对应 的谱线 ， 可能会观测到消 失掉 的这部分—下落到太阳 表面或者向上喷
发 ， 以及其他可能性 。 对于判定 型针状体 ， 需要考虑它的横向振荡 ， 以避免由针状体的横
向振荡而引 起 型针状体的假象 ， 见图 。
：
⑷ 窗
图 型针状体的时间序列图 ， 可以看到 目标针状体附近有一条针状体和 它的演化类似 ； 针状体
的横向振荡图 ， 纵轴表示针状体的轴向 ， 粉红色的线表示针状体横向振荡的轨迹 ， 可见针状体在垂直
于长轴方向有一定的漂移 ， 这对于判定 相距很近的针状体的分类是需要考虑的 。
另 外 ， 等人 发现 ， 超过一半 的针状体具有双线 结构 ， 并且随着时间 的演
化在单线和双线之间 循环 出现 。 等人 比较不 同分辨率 下针状体的形态参数 ， 讨
论了 图像 分辨率对针状体形态参数的 影响 ， 认为针状体 的形态参数可能需要修正 。 借助于
的高时空分辨率 ， 我们把近几年观测得 到的针状体形态参数进行汇
总 ， 见表 。
4 期 赵瑞娟 ， 等 ： 太阳针状体的观测研究进展
表 近几年针状体的观测特性参数
： 横向速度参考文献 谱线 区域
注 ： 表 中 谱线的观测全部来自 时间分辨率在 空间分辨率在 参考文献
除外 ； 谱线 的数据来自于 的观测 ， 数据的时空分辨率为 、
等人 认为此区域是活动区 。
型针状体 。
型针状体 。
数据的时间分辨率是 。
分类
研宄者根据针状体形态的差异 ， 尤其是轨迹的差异 ， 将针状体分为两类 。 等
人 利用 上不 同区域 （ 宁静区 （ 、 冕洞 （ 、 活动区 （ 的数据 ， 首次
明确提出在 谱线下至少观测到两种类型的针状体 ： 型针状体主要 出现在 ， 而
型针状体则出现在每个区域 。 然而张宇宗 【 对 等人 文章中 和 的
数据重新取样 、 统计 ， 在研究 的 个样本 中 ， 有 个 ， 其中 型针状体有 个 ， 只
观测到向上运动过程的针状体有 个 ， 不确定轨迹和只观测到 向下运动过程的有 个 ； 在
的 个样本中 ， 型针状体有 个 ， 只观测到向上运动过程的针状体有 个 ， 其他的
有 个 。 由于那些 向上运动 的针状体最后和背景融合 ， 难 以被分辨出来 ， 无法获得之后的运
动过程 ， 因此这些只观测到 向上运动过程的针状体并不一定是 型针状体 ， 这和
等人 】 的结果是一致的 。 等人 在张宇宗等人 数据的基础上选取 了更多的数
据 ， 做 了更为详尽的统计 。 结果显示 型针状体和 型针状体的比例在不 同 的区域 中分别
为 ： ； ； 。 在 和 中 ， 型针状体共有 个 ， 占总
样本的 所以这两个区域里 型针状体 占绝对主导地位 ； 这和 等人 的
结果符合较好 ， 但和张宇宗等人 的结果几乎相反 ， 其中有选择效应和数据处理方法差异
的 因素 。 我们重复了 等人 】 文章中 的示例 ， 但结果和 等人 的有些差异 ，
以上结果在判定针状体类型时都没有考虑横向振荡的影响 ， 等人 研宄 了 “
”
（见图 的示例 ， 这例针状体可 以观测到下落过程 ， 而且它的寿命为 ， 这远远大于
一般 型针状体的寿命 （ 。 我们认为这应该是一例 型针状体 ， 但文章 中却把它列
为 型针状体 。 关于 型针状体是否真的存在 ， 到底有多少 ， 需要更多的研宄者去发现 。
4 1 4 天 文 学 进 展 卷
图 的示例 卜 …
该样本对应的 下落过程是部分下落 ， 不同于图 、 的例子 ， 这个样本在下落过程中 有一部分消失掉了 ， 但它的轨迹依然认
为是上升和下落 。
和 利用宁静 区 的激波驱动模型对谱斑区 的针状体进行数值模拟 ，
认为谱斑区 的针状体 比宁静大气的更小 ， 因 此观测不 到 。 得益于观测设备和 图像处理技术
等的 日趋成熟 ， 等人 第一次利用 的 丨 数据 ， 对靠近太 阳西部
边缘的活动谱斑 区 的针状体的特性进行 了统计研 究 ， 利用 程序对图像进行处理
可 以在 比较混乱的 背景下增强细小 、 狭长的结构 ； 通过对选取 的 个样本进行
处理 ， 得 出 是抛物线形 的 （ 即 型针状体 ， 有 的符合 型针状体特征 ； 通过对样
本进行统计 ， 得出其最大长度小于宁静 区 的 ， 并且初速度和最大长度之 间存在正相关 ， 这都
和数值模拟 符合得很好 。
针状体的 日 面对应物
？
前文提到 ， 针状体是在 日 面边缘观测到 的快速演化的 类喷流结构 ， 在 日面上 以及其他
大 气层 中观 测到 的类似于针状体演化形态 的结构 称为针状 体的对应物 ， 主要有 日芒 、 纤
维 、 、 针状体 、 针状体和 巨型针状体 。 关于针状体和它的对应物之间的关系存
在很大的争议 ， 下文将分别介绍针状体的对应物 。
日芒和纤维
日芒和纤维主要通过 谱线在 日 面观测而得到 ， 由于 日面背景 的因素 ， 对它们的观测
比针状体更困难 。 在 谱线观测中 ， 日芒和纤维表现为黑色吸收结构 ， 并被认为是 型针
状体在 日面不 同区域 的对应物 。 主要在活动 区谱斑的上方或附近可观测到纤维 ， 在 谱线
观测中 ， 可 以在纤维底部观测到亮点 。 作为针状体对应物研 究 的纤维 ， 并不是指所有 的
纤维 ， 而是它的 一个子集 ： 轨迹存在上升和下落 ， 寿命在 平均长度在
左右 ， 速度更大 ， 称之为动态纤维 （ 见图 。 不同谱斑区的纤维表现不
同 ， 对垂直方向磁场倾斜角 越小 ， 纤维的长度更短 、 寿命更短 、 速度更慢 、 加速度更大 。 纤维
的加速度和最大速度之间存在线性相关 ， 验证了激波激发形成机制 。 日芒是 型针状体
在 日面宁静 区 的对应物 ， 在色球冷谱线图像上呈现黑色吸收结构 ， 也称之为黑暗 日芒 （
一般认为 ， 纤维和 日 芒沿着磁力线运动 ， 虽然 宁静 区的磁场没有活动 区 的磁场剧
4 期 赵瑞娟 ， 等 ： 太阳针状体的观测研 宄进展
烈 ， 但 由于宁静 区磁场是多极性的 ， 它的磁场表现更为复杂 。 在宁静 区色球观测中 ， 可 以观
测到很 明显的横 向振荡 ， 速度为 横 向运动容易 引起重叠效应 ， 这对于追踪单
个 日芒无疑增加 了难度 。 但是有一部分 日芒 ， 它们 的横向运动更弱一些 ， 能够对单个 日 芒进
行跟踪 ； 这部分 日 芒在时间序列图 中存在上升和 下降过程 ， 其最大速度和加速度之间也呈现
线性关系 ， 利 用 小波分析 ， 可以观测到存在周 期性 的振荡 ， 这验证 了 日芒 的激波起源机制 。
而它的横 向振荡 ， 则可能是由于快模磁声波引 起的 。 对于部分 日芒 ， 不能够观测到它 的顶端 ，
可能是 因为它没有与热 的活动区有直接的热接触 。
綱邏
麗
图 针状体 日面对应物纤维演化的例子 …
位于图像中 间 的黑色结构 ， 可 以清楚看 出纤维在 日 面上喷 出 （ 在 达 到最高点 ， 在 图像中观测到下落 ， 直至
图像中不再能看到纤维 。
网络雾霾 （ 等
等人 ■“ 利用 发现 了 一种 型针状体在 日 面上 的 对应
物— 只能观测到它的蓝移 ， 观测不到相应 的红移 。 长度 、 寿命 ， 以及在网状物 附近
发生的特征 ， 这些都和 型针状体符合得很好 ， 它的寿命平均为 长度为 宽
度为 ； 但速度约为 远远小于 型针状体的速度 （ 卞
等人 在 等人 的基础上 ， 利用 和 谱线在
冕洞边缘观测 主要结果有 ：
在 谱线下 的性质和 等人 得到的结果相类似 ，
寿命为 、 多普勒速度为 。
与 谱线下 的 相比较 ， 由 观测到的 具有更高 的多
4 1 6 天 文 学 进 展 卷
普勒速度 、 多普勒宽度以及长度 ， 但是寿命相当 。
与 等人 结果相 比 ， 文章中研宄的 包括空间范围 、 寿命 、 发生
率 ， 以及只有蓝移等特征 ） 与 日面边缘 的 型针状体有着更强烈的关系 。
和 谱线 性质上的差异可能是 由两种谱线的色球不透明
度 、 加速度 、 磁重联 、 选择效应等因素引起 。
观测发现 ， 出现在冕洞和宁静太阳 的单极 区 ， 作者认为这些可能是分量磁重
联 引起的 。 存在不同极性的区域 ， 观测到的黑珠子 （ 接近圆 的黑色吸收结构 ，
和 有很多的相似之处 ， 它的多普勒速度大于 很可能是视线方向上的快速
喷流 ， 并有可能是 由于相反极性间释放更多能量的磁重联引起的 。
等人 认为 和 型针状体是同一种现象 ， 并给出 了 和
谱线在冕洞区 （ 内部有一个单级磁岛 的统计性质 ， 平均寿命为 横向速度为
， 多普勒速度分别为 和 并认为 可能是
的延长 。 等人 【 °】 给出 了这两种谱线在宁静区的统计结果 ，
和 分别对应更低的多普勒速度 ， 和 寿命
为 ， 平均寿命为 横向速度为 横 向运动的平均周期为 振幅为
出现要 比 早一些 。
通过对 和 谱线
的联合观测 ， 发现了 型针状物在 日面上的另一种对应物—网络雾霾 ， 等
人 的模拟工作验证了这一发现 。
等人 响 在过渡区谱线 和冕洞谱线 中 ， 观
测到 了 型针状体和它的 日面对应物 的痕迹。 他们所选取的样本在 线观测中表现
为 型针状体 ； 在 谱线中表现为 型针状体 。 但在 中它就慢慢地消
失 ； 同时在针状体的足点处逐渐 出现 了一个黑色 的结构 ， 他们解释为一个吸收结构 ， 由于温
度升高 ， 吸收太阳大气辐射的 中性粒子越来越少 ， 黑色结构将慢慢消失 。 根据在不同谱线中
都可 以观测到针状体的现象 ， 他们认为针状体在 日冕加热中有着重要的作用 。
夏利东等人 对极区冕洞的 针状体进行研宄 ， 认为针状体在一些位置重复发生 ，
寿命为 ， 这和色球冷谱线中观测得到 的结果类似 。 这些针状体主要分布在距离 曰
面边缘 〃 〃 的高度 内 ， 有 的甚至伸展到 ， 这相当于 巨型针状体的尺度 ， 其重复出现
的周期为 。
关于 、 针状体和 、 针状体之间 的关系 ， 一般认为 针状体是 针状
体的包层 。 我们研宄重点在色球针状体上面 ， 对 、 和 巨型针状体就不再介绍 ， 夏
利东等人 、 闫丽梅 等人对其有详细的介绍 。
针状体的波动
伴随着向上传播 的过程能够观测到针状体垂直于 自 身长轴的左右摆动 ， 即横 向振荡 ， 如
期 赵瑞娟 ， 等 ： 太阳针状体的观测研究进展
图 所示 。
等人 发现针状体存在明 显的横向 震动 ， 震动周期为 、 振幅为
、 振荡速度大约在 并认为这是由低频阿尔芬波 引 起的 。 在色球
上层这些波动普遍存在 ， 并估计这些阿尔芬波携带的能量流为 足以加热 日 冕并
加速太阳风 。
丨
零厂 ■
二
■
？
」
图 针状体的横向振荡
中 黑线表示针状体的轴 向 ， 可以看到针状体的长轴首先向左上角移动 （ ， 然后向右下角 移动 （ 之后又向轴向移
动 ； （ 中 可以清楚地看到整个波动 。
何建森等人 利用 在南极冕洞区 的观测数据 ， 首次观测 到 例高频 （频率大于
周期分别为 、 、 、 阿尔芬波 ， 并认为这种高频阿尔芬波可能是 由磁
重联 引 起的 。 其 中一例样本中波的振幅在随高度增加变大 ； 对于同一高度 ， 随着时间演化而
波的振幅逐渐变小 。 我们也观测到 了 一例这样的针状体 ， 见图 ， 而在其他 例 中观测不到
这种现象 。
等人 研宄 了针状体的 横向振荡 ， 发现针状体在经历 了周期约为 、 振幅为
的准周期振荡后 ， 随着距离光球高度的增加 ， 振荡的振幅在线性增加 ， 并认为这种准周期
的振荡和随高度增加的振幅是由 纽结驻波引 起的 。
和 利用 在极区冕洞的观测 ， 研宄 了沿着针状体传播的波动 ，
发现沿着针状体存在向 上 、 向 下传播的波以及形成的驻波 ， 发生率分别为 、 、
并观测到针状体的横 向振荡 。
等人 利用 对 型针状体存在 的运动进行观测 ， 他们发现 ， 除 了 以
往观测到 的沿着针状体轴 向的运动 （ 和横 向振荡 （ 型针
状体普遍存在一种新 的运动—绕着 自 身轴向 的扭转运动 （ 认为扭转运动是
4 1 8 天 文 学 进 展 卷
棚 薩棚圓
图 在太阳极区冕洞观测到 的一例针状体的横向振荡
在这个样本中 ， 它的震动周 期大约为 沿着轴向 ， 随着高度的增加振幅逐渐增加 ； 在 同一高度经历一个阻尼振荡 ， 随着时间
演化 ， 振幅在逐渐变小 。 红线表示针状体的轴 向 ， 绿线表示针状体在同一高度随时间演化的轨迹 。
由扭转阿尔芬波 （ 周期为 、 相速度高达
引 起的 。 他们认为这种扭转阿尔芬波和其他模式 的波相耦合对针状体的形成作 出贡献 。
另外 ， 等人 发现部分针状体具有双线结构 ， 他们认为这是由针状体 自转 引
起 的 。 等人 、 等人 、 等人 都对针状体所具有的波动进
行 了详细 的叙述 。
针状体的起源机制
由于望远镜分辨率的 限制 ， 人们无法很好地观测针状体 的足点 。 关于针状体 的起源机制
存在各种不同 的观点 ， 将针状体 的激发模型主要分为 以下 类 ： （ 低层大气的
强脉冲模型 ’ 。 在垂直的磁通量管下面一个突然的强脉冲驱动色球物质到达 日冕 。 （ 低
4 期 赵瑞娟 ， 等 ： 太阳针状体的观测研宄进展
层大气的弱脉冲模型 （ 回弹激波模型 ） 。 不 同于强脉冲型 ， 这种模型的脉冲信号振幅更
弱 ， 其脉冲可以表示颗粒在撞击磁通量管 ， 这可 以解释色球中到处充满着针状体的现象 。 （
高层色球的压力脉冲模型 。 在色球高层以压力脉冲形式的能量爆发导致色球物质的抛射 ， 这
个模型预言在针状体形成之前或者形成时能观测到色球增亮 ； 但这和 等人 观
测到在 日面针状体形成之后 出现亮点 的现象不符 ， 这也是所有的模型都无法解决的 问题 。 （
阿尔芬波模型 。
通过对光球 、 色球和上层活动区振动相关性进行研宄 ， 等人 发现过渡区
上层的震动和色球上层 的震动有非常 明显的关系 ； 而过渡区上层和光球震动的相关性则没有
那么 明显 ， 两者之间可能存在一种更为复杂 的非线性关系 。 通过观测和模拟
结果提出 ， 型针状体的起源与光球的 模振荡有非常紧密 的关系 ： 沿着磁流管 模振荡泄
漏足够的能量到色球 ， 并形成激波 ， 进而驱动等离子体向上流动形成针状体 。 等人
利用一维数值模拟检验激波模型后得出 ， 型针状体的最大速度和加速度之间存在很好的
线性相关 。 在观测上 ， 分别统计了 型针状体 、 日芒和纤维的最大速度和加速
度之 间的关系 ， 证实确实存在线性相关 ° 】 ； 和 也分别统计了宁静区 日
芒和活动区纤维 、 谱斑 区 型针状物最大速度与加速度之间的关系 ， 显示为线性相关 。 与模
拟结果相 比 ， 观测结果具有一定的弥散 ， 这可能是由观测数据更为复杂所引起 ， 这些观测都
很好地验证了激波模型 。
磁重联作为一种可能的针状体激发机制 ， 一直受到研宄者的关注 。 等人 认为
磁重联可能为色球 中上层的能量沉积提供能量源 ， 进而 引发针状体 。 何建森等人 首次观
测到高频阿尔芬波 ， 并认为这种波动是 由磁重联引起的 。 何建森等人 利用 首次观
测到 由磁重联激发的纽结波 ： 沿着针状体轨迹 向上传播的横向振荡发源于倒置 “ ” 型结构
的尖端 （这个结构是磁重联 的表现 。 等人 认为 型针状体是 由磁重联激发
的 ， 在北极冕洞区观测到 型针状体频繁发生在增亮出现碰撞和消失的地方 ； 如
果这种 增亮代表磁元 ， 那么这些磁元之间 的重联可以解释针状体起源机制 。
等人 利用 和 同时观测的数据 ，
选取了 个 针状体样本和 个与 针状体重叠的 样本 ， 经研究认为它们是 由
磁重联引起的 。 对于针状体的 日面对应物 ， 宁静区 日芒的长度要远远大于活动区纤维的长度 ，
这一点激波机制无法解释。 一些学者在对宁静区磁场位形动态物差异的基础上 ， 提出考虑磁
重联的作用 ， 认为宁静区较长的 日芒可能是 由磁重联引起的 。 对于磁重联在宁静区 日芒
的形成中所起的作用 ， 需要更多的研究去发现 。
总结与展望
针状体被发现至今 已有 多年 ， 研宄者们取得 了一系列 的进展 ， 并越来越接近它的本
质 。 针状体沿着磁力线 向上运动到最高点之后 ， 要么消失不见 ， 要么落回 日面 ， 这可能是由
不同 的激发机制导致的 ； 针状体可能具有多种形式的波动 ， 如横 向振荡 、 扭转运动 、 驻波等 ；
4 2 0 天 文 学 进 展 卷
针状体与各种对应物之 间的关系 。 由于受针状体 的特点和技术发展的限制 ， 还有许多未解之
谜 ： 针状体起源于何处 ？ 何种机制导致 ？ 在针状体的分类 问题上 ， 是不是有一个连续的分布 ？
不同 区域针状体的差别 以及引 起这些差别的原因是什么 ？ 针状的 的波动和各种对应物之间 的
关系 ？ 更令我们好奇 的是 ， 它是否能够加热 日冕和驱动太阳风 ， 或者说针状体在这些过程 中
扮演 了什么 角色 这关系到太阳大气 中物质和能量向上输送的过程 ， 因此针状体的研究是
十分有必要的 。
针状体的观测研宄十分依赖望远镜的 时空分辨率 ， 要想更好地 了解针状体的本质 ， 我们
需要更好 的观测条件和更多 的谱线观测 。 最近
卫星 的发射 ， 给我们提供了 更多研究针状体的机会 ， 它的 图像 中每个像素大约对应 〃 ， 它
的 时间分辨率大约在十几秒 ， 提供 的 和 等色球上方
和过渡区谱线的观测将会帮助我们更好地认识针状体 。 在地基太阳望远镜方面 ， 中 国科学院
云南天文 台建成 的 红外太 阳望远镜 （ 拥有 自 己独特 的优势 ， 主要进行太阳 高时
空分辨的成像 以及光谱和磁场观测 。 它对色球 的时空分辨率是 〃 帧 ， 图 是
对针状体 的观测 ， 从中我们可以看到很多 的精细结构 ， 这对针状体的研宄将会有很大
的帮助和推进 。
图 年 月 日 观测到的位于 日面边缘针状体 的 图像
参考文献 ：
，
，
’
，
4 期 赵瑞娟 ， 等 ： 太阳 钊 状体 的观 测研究逬展
，
，
，
闫丽梅 硕士论文 威海 ： 山 东大学威海分校 ，
，
’
，
，
，
：
，
4 2 2 天 文 学 进 展 卷
’
，