地冕

　　地球高層大氣中以發生輻射的氫原子和氦原子為主要成分的部分。1955年，由火箭攜帶的儀器，在80公裡的高空，觀測到夜空的氫原子共振線賴曼α（即Lα，波長為1216埃）輻射，人們得知高層大氣中有氫原子的存在，這導致瞭地冕的發現。

　　地冕中氫原子彌漫所及的最遠空間，是地球中性大氣的外邊緣。氫原子密度在80公裡高度最大，在此以上隨高度增大而緩慢下降。在100、1000和100000公裡高度，氫原子數密度分別約為10⁷、10⁵和10³厘米^-3。到10萬公裡的空間，每立方厘米中仍有幾個氫原子。氫原子密度在地球四周的分佈並不是完全球對稱的，由於太陽輻射壓力的作用，在大約8個地球半徑之外，在背陽面的密度要比向陽面的大，形成所謂地尾。地冕中氫和氦的密度，隨太陽活動11年的周期而變化。氫原子密度的變化與氦及其他大氣成分的變化相反，在太陽活動高年密度較小，在低年則增大。產生這種現象的原因，是因為在太陽活動高年，較高的外層大氣溫度，大大增加瞭氫原子向行星際空間逃逸的速率。

　　地冕的發射屬於氣輝現象。地冕中的粒子，通過共振散射和熒光散射過程，將吸收的太陽遠紫外波段中氫和氦的輻射再釋放出來，形成自己的發射。地冕發射不僅發生在太陽輻射直接照射到的區域，而且還通過光子的多次散射，傳輸到地球的陰影區。氫原子共振線賴曼α 是地冕發射中最強的譜線，它的發射強度隨發射區的高度和太陽天頂角而變化。1972年，美國登月宇廟飛船“阿波羅”16號的宇航員，在月球上拍攝到的地球的遠紫外輻射照片，顯示瞭地冕賴曼α 輻射強度的全球分佈（如圖）。這項觀測還發現，在遠離地心15個地球半徑的地方，仍能從行星際輻射背影中區別出地冕的輻射。地冕的其他發射線，氫原子的賴曼β(Lβ)、巴耳末α 、氦原子的共振線和波長為10830埃的譜線都比氫賴曼α 弱許多，其中氫巴耳末α (波長為6563埃)和氦10830埃譜線可以在地面觀測到。

地冕遠紫外輻射

　　地冕中的氫原子若具有大於11.2公裡/秒的速度，就有可能擺脫地球重力的束縛進入行星際空間。這種因逃逸而損失的氫原子，由較低高度的氫原子的不斷向上傳輸給予補償。向上擴散的氫原子，主要是由存在於中層大氣中的水分子吸收太陽遠紫外輻射光致離解產生。大氣中水分子的離解和高速氫原子的逃逸，使氧的含量逐漸增加，這對地球原始大氣的產生和演化具有重要作用，而且這一過程也一直在使地球以極為緩慢的速度失去水分。

　　同地球高層大氣相似，一些行星外層大氣的主要成分也是最輕的元素氫和氦的原子，它們形成行星冕。迄今，對行星進行探測的宇宙飛船已經觀測到金星、火星和木星大氣的氫原子和氦原子的輻射。水星大氣極為稀薄，但在僅有的一次觀測中，也記錄到瞭氫原子和氦原子的輻射。

　　

參考書目

　B.A.Tinsley，Hydrogen in the Upper Atmosphere，The Earth：1(C.W.Gordon)，Gordon and Breach，NewYork，1978.

　J. W. Chamberlain， Theory of Planetary Atmo-spheres，Academic Press，New York，1978.