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阅读 3382 次 历史版本 0个 创建者:和sky做邻居 (2011/5/19 10:29:47)  最新编辑:和sky做邻居 (2011/5/19 10:29:47)
耀斑
拼音:yàobān (Yaoban)
英文:flare
同义词条:flare
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耀斑
   耀  斑
  耀斑是在太阳色球日冕过渡层中发生的一种局部辐射突然增加的太阳活动。太阳上的等离子被加热至一千万度,电子质子及一些重离子被加速到接近光速。这些离子发出的电磁波波段由电磁波谱上的长波微波至最短波长的γ射线。大部份耀斑都出现在太阳活跃的区域如黑子附近,即是太阳表面磁场线露出日冕的部份。耀斑的能量主要来自于日冕突然释放的磁能。耀斑出现后,可以观察到亮度突然增加,射电波、紫外线X射线流量也会猛增,有时还会发射高能的γ射线和高能带电粒子。耀斑所放出的X射线及紫外线可影响地球大气层中的电离层,破坏人类的电磁通讯。十分一米的电波辐射可能破坏电达运作或其他同频率运作的仪器。 耀斑在1859年被首次发现。耀斑出现的频率不定,在太阳活跃时,可几日就出现一次。相反在太阳稳定时,整星期也未必出现一次。小型耀斑比大型耀斑较多出现。太阳的活动周期为11年,在活动高峰期时有特别多黑子出现,同时亦有较多耀斑出现。

耀斑的分类

 
白光耀斑
              白光耀斑
  一般把增亮面积超过3亿平方千米的称为耀斑,而面积小于3亿平方千米的则叫亚耀斑。随着不断的研究,天文学家又将耀斑分为:

  光学耀斑:发射可见光增强辐射,并可用单色光观测到

  X光耀斑:用X光观测到的

  白光耀斑:在白光照片上可以看到,这种耀斑极为罕见

  太阳耀斑可分为A、B、C、M或X类,根据其放出的X射线最大通量分类,由地球附近的GOES探测器所探得。每一类的X射线最大通量会比前一类大十倍。X类耀斑的X射线最大通量的数量级为10-4W/m²。X2类比X1类强两倍,比M5类强四倍。M及X类的耀斑足以对地球周围的太空环境产生影响。GOES的分类通常用来指示耀斑的大小。

  在2001年4月2日及1989年8月16日,GOES探测到强度达X20级的超级耀斑。但在2003年11月4日,GOES探测到一个X28级的耀斑,但由于这次的强度已经达到GOES的最大探测值,因此相信这耀斑必然超出X28。基于地球大气层受影响的程度估算,该次耀斑可能是X40至X45,出现在太阳黑子群10486,在黑子出现后数日被探测到。 这500年间最强的耀斑相信出现在1859年9月,由英国天文学家Richard Carrington发现。耀斑的痕迹可在格林兰岛冰内的了硝酸盐及铍-10找到,到今时今日仍可借由探测这些化合物/元素而得知耀斑强度。

耀斑的发生

 
1989年3月6日的太阳耀斑
   1989年3月6日的太阳耀斑
  在大型耀斑的发生过程中,X射线和伽玛射线流往往比爆发前要增强好几个数量级。图中显示了1989年3月6日发生的一次大型耀斑辐射能量流随时间的变化关系。其变化过程简述如下:

耀斑前段

  软X射线辐射逐渐增强,但是硬X射线和伽玛射线辐射非常微弱。

脉冲相

  硬X射线和伽玛射线辐射快速增长并伴随有强烈的上下跳跃,跳跃一般持续几秒到几十秒不等;软X射线辐射比原来增长得更加迅速,它的变化时标和硬X射线的变化大致吻合。

渐进相

  这一阶段开始于世界时14:06左右,硬X射线和伽玛射线辐射呈指数规律衰退,而软X射线辐射在继续增长并达到一个次极大后才开始衰减,其衰减速度比较平缓。

平缓衰减

  硬X射线和伽玛射线辐射的出现第二个峰值后,比起脉冲相,这一阶段更富有变化。我们应该注意到这一阶段软X射线辐射继续平缓地衰减。

产生原因

  X射线和伽玛射线的产生过程相当复杂,从而使得它们所对应的谱线难以捉摸(不论是发射谱线还是吸收谱线)。下图是一张巨型耀斑的合成光谱图,图中X轴表示携带不同能量的光子即能量范围,Y轴描绘的是不同能量光子对总能流的贡献。长波软X射线辐射(能量从小于1KeV到几十KeV)由热等离子体产生,等离子体的温度至少达到了10^7K。
 
耀斑的X射线和伽玛射线波段合成谱线图

  通过自由电子和原子核的碰撞,热等离子体辐射软X射线。这一过程叫做韧致辐射,因为电子在离子电场的作用下运动轨道发生扭转或偏移。这一类型的辐射有着标志性的连续谱线:随着单个光子能量的不断增大其总体辐射流强度按指数规律减弱——这一关系可以用来估计等离子体的温度。更进一步的研究使得人们能够得出辐射强度随等离子体温度变化的关系。

  短波硬X射线的辐射机理也被归结为韧致辐射,但产生这种辐射的电子比周围等离子体环境中的电子具有更高的能量。这使得短波硬X射线的谱线不再具有软X射线谱线的特征——其衰减比较平滑,呈现幂律谱的特征。这一特征谱线一直延伸到伽玛射线波段,在某些情况下甚至能超过100MeV的能量范围。

  伽玛射线辐射来源于质子和重离子的相互作用。高能质子和不同原子核间的相互作用使得伽玛射线的谱线比韧致辐射更加复杂。人们已经发现了很多不同的伽玛射线谱。辐射最初起源于太阳大气中含量较为丰富的碳、氮、氧等元素的衰变。各种不同伽玛射线谱的强度间接反映了质子和靶元素的信息。

  需要进一步说明的是:由于粒子的高速运动,伽玛射线谱发生了多普勒致宽。于是,谱线的形状由进一步间接反映了各种不同粒子运动速度的信息。

与耀斑有关的现象

 
  与耀斑有关的光学现象有:耀斑前暗条激活、冲浪、喷焰、爆发日珥、环状日珥

  与耀斑共生或由耀斑引起的现象:紫外线、软X射线、硬X射线、γ射线和射电波段的爆发、各种高能粒子(质子、电子、中子)辐射的突然增强、磁暴、突然电离层扰动、极光、极冠吸收。

 

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