太陽(yáng)活動(dòng)之耀斑--太陽(yáng)的“咳嗽”

引言

人類(lèi)首次觀測(cè)到耀斑的記錄是在1859年9月1日,英國(guó)天文愛(ài)好者卡林頓在自己的觀測(cè)室觀測(cè)太陽(yáng)黑子時(shí),發(fā)現(xiàn)在太陽(yáng)黑子群中出現(xiàn)兩個(gè)異常明亮的區(qū)域,其亮度居然超過(guò)了太陽(yáng)光球背景的亮度,這個(gè)現(xiàn)象持續(xù)了5分鐘之久。18小時(shí)后,地球磁場(chǎng)劇烈擾動(dòng),發(fā)生了強(qiáng)烈的磁暴,電報(bào)通訊一度中斷,并出現(xiàn)了極光現(xiàn)象。

這也是有記錄(地磁暴記錄)以來(lái)最大的地磁暴之一,當(dāng)時(shí)幾乎全世界都能看到極光,墨西哥中南部、昆士蘭州、古巴、夏威夷、中國(guó)和日本的南部,甚至在非??拷嗟赖牡途暥鹊貐^(qū),比如哥倫比亞。美洲落基山脈上空的極光非常明亮,以至于挖黃金的礦工都以為天亮了,開(kāi)始準(zhǔn)備早餐了。在美國(guó)東北部,人們甚至可以用極光來(lái)讀報(bào)紙。

耀斑

太陽(yáng)耀斑是太陽(yáng)大氣中局部區(qū)域突然大規(guī)模的能量釋放過(guò)程,伴隨一系列的各類(lèi)粒子和輻射增強(qiáng),包括幾乎全波段的電磁輻射增強(qiáng)和能量從10^3ev-10^{11}ev的各種粒子流。

耀斑產(chǎn)生的輻射通量在不同波段是不同的,主要在極紫外、X射線波段。1859年9月1日卡林頓觀測(cè)到的耀斑產(chǎn)生的能量非常極大,導(dǎo)致在可見(jiàn)光連續(xù)譜的輻射也有明顯增強(qiáng)。一般的耀斑在可見(jiàn)光區(qū)域的輻射沒(méi)有明顯變化或者僅有小幅增強(qiáng),很難被辨識(shí)出來(lái)。

耀斑

耀斑發(fā)生的過(guò)程

目前認(rèn)為耀斑發(fā)生存在以下過(guò)程,首先是日冕中出現(xiàn)磁拱(Ω形狀的磁場(chǎng)),足點(diǎn)上面反向的磁力線靠近,發(fā)生磁重聯(lián)。

磁重聯(lián)快速加熱等離子體、加速電子。

熱的等離子體和高能電子沿重聯(lián)磁力線向下傳播“轟擊”色球物質(zhì),加熱色球物質(zhì),使得色球物質(zhì)“蒸發(fā)”到日冕中,形成耀斑環(huán)(對(duì)應(yīng)觀測(cè)到的亮環(huán))。

向上傳播的部分就是發(fā)出的粒子輻射和光輻射。

最后就是耀斑環(huán)慢慢冷卻。

耀斑發(fā)生過(guò)程示意圖

耀斑根據(jù)輻射通量的變化可分為以下四個(gè)階段:

耀斑前相(前兆):日冕等離子體緩慢加熱,軟X射線和EUV可見(jiàn)。

爆發(fā)相(脈沖相):持續(xù)幾分鐘,耀斑主要能量釋放,加速高能電子(甚至質(zhì)子)。產(chǎn)生硬X射線源、射電暴。軟X射線輻射達(dá)到峰值。

Hα 閃相: Hα輻射顯著增加,達(dá)到極大。

衰減相(恢復(fù)相):幾十分鐘到幾小時(shí),高溫日冕物質(zhì)冷卻。產(chǎn)生射電暴(CME驅(qū)動(dòng)激波加速粒子)

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