极羽是太阳日冕中比背景更明亮的延伸结构,主要分布于日面两极区域且呈现羽毛状形态。其亮度比周围日冕背景高4-5倍,典型宽度小于0.05
太阳半径,可持续约15小时。观测显示极羽由太阳极区的开放磁力线结构形成,
等离子体沿磁力线流动形成可见的羽状特征,在太阳活动极小期时更为显著。
极羽在光学观测中呈现为两极区域的银白色纤细结构,通过日全食观测时可见其延伸长度超过1000角秒(约1.1太阳半径)。2015年3月21日SDO卫星的AIA三波段合成图像显示,极羽与
冕洞、
日珥等结构共同构成
太阳大气形态。
亮度特征表现为比周围日冕背景高4-5倍,在171Å和193Å极紫外波段具有更强的辐射强度。结构宽度通常小于0.05太阳半径(约3.5万公里),在日面边缘可见更精细的分支结构。
极羽的形成与太阳极区磁场构型直接相关:开放
磁力线从
光球层延伸至行星际空间,引导日冕物质沿磁力线定向流动形成羽毛状结构。磁场的准径向分布使等离子体在极区形成稳定的射线状延伸,该特征在太阳活动极小期因全球磁场减弱而更加显著。
2020年的研究表明,极羽内部存在准周期性扰动传播现象,传播速度从日面边缘的20-60 km/s逐渐加速至外层日冕的130-170 km/s。这些扰动可能由慢磁声波或高速等离子体外流引起,对理解日冕加热机制具有重要意义。
常规地面观测依赖日全食期间的光学设备,此时光球层辐射被遮挡,可清晰捕捉极羽的精细结构。空间观测方面,SDO卫星的AIA仪器通过极紫外波段(171Å、193Å)实现全天候监测。
1999年科研人员首次将
Hough变换应用于LASCO/C2日冕仪图像处理,通过极坐标系转换增强极羽的脊线特征识别。该方法利用(t,r)切片分析技术,有效区分极羽与其他日冕结构。
现代
天体物理学通过磁场重建模型证实,极羽的铁屑状分布特征与偶极磁场形态高度吻合。
太阳轨道飞行器(2020年发射)的偏振测量数据进一步揭示了极羽磁场的三维结构。
极羽作为太阳极区磁场的示踪物,其形态变化可反映全球磁场强度周期演变。2020年研究发现,极羽中的扰动传播可为日冕物质加速提供局部能量来源,部分观测区域的能量通量密度达到3×10^5 erg·cm^-2·s^-1,接近
太阳风加速的理论需求。
长期监测表明,极羽的形态参数(如长度、宽度)与太阳黑子数呈负相关,其统计特征可作为
太阳活动周相位判据。在日冕加热难题中,极羽内部检测到的波动能量约占所需能量的15%-30%,表明其可能参与局部能量传输过程。