科林碎玉

    最近，中国科学院云南天文台的一架镜头直径70毫米的日冕仪样机在丽江日冕站成功获得日冕图像，这意味着我国已掌握日冕仪的关键技术，在自主研发日冕仪的进程中获得了历史性突破。

    天文学常识告诉我们，太阳是一个巨大的火球。太阳中心产生的能量传递到太阳表面，成为紫外线、可见光和红外线为主的辐射，我们肉眼可以看到的太阳就是可见光辐射。这些光从太阳表面发出，我们因此将发光的球面称为“光球”。更深入的研究发现，太阳的光球外面还笼罩着一层若隐若现的“色球”，呈玫瑰色，非常漂亮。色球外面还有一层像帽子一样形状的稀薄气体，密度只有地球海平面大气压的百万分之几，这层稀薄的气体就是日冕。

    冕，就是帽子的意思，日冕也就是“太阳的帽子”。天文学家仔细分析了日冕的化学成分之后，震惊地发现，里面含有的一些铁离子失去了13个电子，并据此计算出日冕温度可达到一百万摄氏度左右。作为对比，太阳光球层的温度只有大约5500摄氏度。日冕的形状跟太阳的活跃性有关。在太阳比较宁静的时候，日冕主要分布在太阳赤道附近，形状像蝴蝶；在太阳剧烈活动时，整个太阳都被日冕围绕着，此时的日冕就像一个大圆帽子。因此，日冕是随着太阳的活动而活动的。

    正常情况下，我们在地球上无法看到日冕，因为太阳光球的辐射会淹没日冕发出的辐射。要想看到日冕，必须等到日全食时，此时太阳光球辐射全部被月球遮挡住，相对暗淡的日冕才会露出真面目。由于日全食很难出现且持续时间很短，仅仅在日全食时观测日冕，是远远不能满足天文学家的需求的。为此，天文学家研究出一种仪器，用来遮挡太阳的“盘面”发出的辐射，但不遮挡日冕，形成日全食一样的效果，然后就可以在任何晴朗的白天观测日冕了。这个用来遮挡阳光的仪器就是日冕仪。

    1930年，法国天文学家里奥制造出了世界上第一架日冕仪。日冕仪的基本原理是：用一个遮挡盘遮挡住太阳盘面发出的光，这个遮挡盘有反射镜功能，放在望远镜的焦点处，将光反射后从望远镜筒侧面开口的光热窗，就像油烟机把油烟排掉一样。后来改进的日冕仪中，也有一些将遮挡盘放在望远镜外面，直接遮挡太阳光。

    但仅仅遮挡住直射的阳光还不够，因为太阳光是一种波，具有“绕道”行走的能力，这就是衍射。一般情况下，衍射现象不明显，但在日冕仪以及其他一些仪器中，衍射会比较明显。即使遮挡住太阳光，还是有一些太阳光会绕道前进，绕过挡板边缘，汇聚在中心，形成明亮的斑点，破坏日冕仪的效果。为了消除衍射的影响，要使用特制的透镜来消除这种衍射效应。此外，还有所谓的“边缘效应”要消除掉。

    除了要消除直射与衍射的阳光外，还要消除大气散射的影响。大气散射光会形成很强的背景光污染，让日冕黯然失色。作为对比，日全食的时候，整个地球处于黑暗中，不存在大气散射的阳光的干扰，人们可以轻易观测到日冕。为了消除大气散射的影响，日冕仪一般在安置在高海拔处，并要求大气抖动不剧烈；有些团队甚至将日冕仪放到太空中，以大大降低大气散射光的影响。这些困难使得看似简单的日冕仪很难被制造出来。

    日冕仪可以用来观测日冕，但天文学家并不满足于此，他们将日冕仪推广为“星冕仪”，用来观测太阳系外的行星，即“系外行星”。人们很早之前就知道太阳系之外还有很多恒星，并猜测也有很多行星绕着它们转，就像太阳系里的行星绕着太阳转。但直接观测这些行星是非常困难的，因为它们反射的光远远暗于它们围绕着的恒星发出的光，就像明亮的火堆旁边的萤火虫。天文学家用星冕仪遮挡掉那些恒星的光，就有可能看到那些恒星周围的行星了。

    采用这个方法，天文学家已经直接观测到一些系外行星。当然，我们在地球上看太阳系内其他行星，用不着日冕仪和星冕仪，因为地球自身会挡住阳光，只需要在地球上夜晚的区域，就可以直接观测其他行星。而对于很明亮的金星，即使在清晨与黄昏，也可以直接看到。