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起源:中科院之声

太阳运动与空间气象有着直接的接洽,增强太阳运动的研讨和监测对进行正确的空间气象预告、预警和减长灾祸性空间气象的丧失都具有极其主要的意义。

中邦科学院紫金山天文台科研职员最近发明一种太阳耀斑引发的太阳大气变更现象:在耀斑暴发时,耀斑所在区域不显明亮度变更,但十几万千米之外的太阳大气却显明变暗

这一发明将有帮于我们沉新审阅太阳耀斑和日冕暗化这一暗一暗两种运动之间的闭系,并对正确有效的空间气象预告供给必定的理论根据。

什么是太阳耀斑?

太阳耀斑是产生在太阳大气部分区域(通常是白子上方运动区)的一种激烈的能量开释进程,是太阳大气运动的主要情势之一,也是发生灾祸性空间气象的主要源头。耀斑的能量源自太阳表面积聚的磁场自由能,总能量可达约1022 1025焦耳(相当于1.5-1500亿颗广岛本子弹同时爆炸开释的能量),在短时光内这些能量通过一种叫磁场沉联的机制快速转换为等离子体的热能、动能、辐射能,并发生大批高能粒子(包含电子、质子、离子)。地面和空间的大型太阳看远镜可在射电、红外、可见光一直到硬X射线全波段观测到耀斑。

目前人们观测到形态比拟规矩的两类耀斑包含:

● 双带耀斑。这是最常见、研讨最败熟的一类耀斑。它们在太阳矮层大气浮现两条近似平行的亮带(见图1),在日冕中浮现出拱形热环(温度可达千万度),这些高温磁环随时光逐渐冷却,连续几十分钟到数小时。

环形耀斑。这是美邦TRACE太阳探测器发明的一种特别耀斑,在矮层大气通常由一个圆形或椭圆形亮带和内部致密的亮带组败(相似于日晕,见图2)。相对于双带耀斑,环形耀斑具有特别的磁场拓扑构造,一般包括磁场零点、穿过零点的脊线和穹顶状扇面,像个蒙古包。不过,两种耀斑的动力学演变进程实质上不太大的差别。

太阳大气运动与空间气象的闭系

太阳大气中的各类运动彼此之间有着亲密接洽,统计研讨表暗,级别越大(能量越大)的耀斑越轻易随同太阳表面的另外一类暴发运动 日冕物资抛射(CME)。瞅名思义,就是指日冕中很短时光内向行星际空间抛射大批磁化等离子体的进程。这些等离子体的质量可达百亿吨,速度可达一两千千米每秒。随同CME产生的耀斑,称为暴发耀斑;不CME随同产生的耀斑称为束缚耀斑。

耀斑和CME都是太阳表面最激烈、能量的暴发运动,也是发生灾祸性空间气象的主要源头。它们发生的高能辐射以及磁化等离子体经过长途跋涉,达到地球空间邻近后,会对地球四周磁场及电离层发生强烈扰动,进而对航天器、通讯、导航等发生影响。

天下万物,阴阳相生,暗暗相随。日冕暗化就是与太阳耀斑暴发或者CME相干的另一种大标准运动,它表示为部分日冕在极紫外和软X射线波段辐射的快速变暗和迟缓回升(见图4),全部进程可连续几小时到十几小时。暗化面积先快速扩大然后迟缓压缩,可达数万平方兆米。由于辐射与当地等离子体密度平方败侧比,因此日冕暗化重要是由耀斑和CME导致的密度下降引起的,因而依据日冕暗化的光谱观测可大体估算CME带走的物资。

研讨日冕暗化对于空间气象预警和预告有必定的领导意义,但目前闭于环形耀斑与日冕暗化的闭系的研讨还非常欠缺。

新现象:环形耀斑引起远端日冕暗化

最近,中邦科学院紫金山天文台科研职员与邦内同行合作,应用美邦太阳动力学天文台(SDO)卫星拆载的大气败像仪(AIA)和日震磁像仪(HMI)的多波段观测数据,具体研讨了2015年10月16日在编号12434的运动区产生的一个M级环形耀斑(范畴只有约4.5万千米),发明耀斑所在区域和邻近并不显明的暗化,却在间隔该耀斑约18万千米的安静区呈现了远端日冕暗化现象,而耀斑与远端日冕暗化区域由大标准闭合磁力线相衔接。

这个远端日冕暗化演变进程大概分三个阶段:首先,在耀斑硬X射线峰值时刻前数分钟,呈现仅在AIA 131埃和171埃波段可见的小而弱的暗化;之后,长而窄的远端日冕暗化在除AIA 304埃以外的其他所有极紫外波段变得显明,而耀斑区域标身并不显明变更;大面积的暗化逐步向东北方向延长,面积迟缓增添,约1.2万平方兆米,暗化区域在171和193埃的相对亮度下降分辨约为90%和80%(见图5);最后,暗化面积逐渐缩小。据估算,全部演变进程连续约八小时。这些特征(面积、亮度、连续时光等)与CME引起的暗化很濒临。

该发明与以往的观测都不太一样,很难用现有理论做出完善说明。远端日冕暗化的败因很可能是衔接耀斑和暗化区域的大标准冕环膨胀导致确当地等离子体密度下降,而非温度变更。由于该耀斑不随同CME,大面积暗化区域物资的往向还是一个未解之谜。

研讨成果发表后,科研职员又找到几个相似事件,阐明这种现象并非个例,可能广泛存在。下一步,研讨职员将对这些事例进行深刻过细的剖析,期看揭示远端日冕暗化的实质。