太阳缓变射电迴旋共振辐射机制

本文研究了迴旋共振辐射机制对太阳缓变射电的贡献.我们首先计算出,在单极黑子和双极黑子群上空,迴旋共振辐射的分布,其结果具有一些有意义的特点.最后,我们还计算出太阳缓变射电迴旋共振辐射的流量频谱和偏振频谱,所得结果与观测一致.这表明,迴旋共振辐射机制,是太阳缓变射电的一个主要且重要的辐射机制.     

双极黑子活动区中太阳射电SVC辐射

本文从迴旋共振辐射和轫致辐射的联合机制出发,计算了双极黑子活动区中的太阳射电SVC辐射,获得了有关SVC辐射的亮度和偏振的二维分布的一些有趣的结果。     

太阳质子活动区中的SVC频谱模型

根据太阳射电观测和统计分析表明,当质子活动区中3厘米的缓变分量流量密度S_3大于25sfu和它对8厘米的缓变分量流量之比S_3/S_8大于1时,活动区发生质子事件的概率很大,本文对这样的质子活动区的缓变频谱作了理论计算和解释。利用磁迥旋辐射机制计算的缓变频谱(SVC)表明:质子活动区中传导流量比宁静区中的大十倍左右,双极黑子的磁场提高了3厘米射电波的迥旋共振层,这是使S_3>25sfu的主要原因。活动区中日冕磁场梯度增大,而使3厘米的迥旋共振吸收的光厚变薄是使S_3/S-8≥1的重要原因。而正是这样的活动区有利于质子事件的产生。     

AR5395活动区的光学和射电辐射特征

黑子群快速的旋转(先反时针转,后顺时针转,质子耀斑前1—2天内旋转角度最大)、活动区强的SVC辐射、以及SVC和爆发峰值流量频谱的极大始终在8800MHz附近等与质子耀斑密切相关。同极性磁形中浮现或消失具有反极性的新磁流区域、磁场     

准开放磁场线区域模型

为了解释日冕中高能电子束和太阳耀斑中的快速过程,本文提出在活动区双极黑子上空存在一个准开放磁场线区域的定性模型。如图1所示,准开放磁场线区域被确定在开放磁场线下面和耀斑环顶部之间。 由于那里的快速磁重联或撕裂、爆炸式的能量释放引起了区域性的等离子体加速。那些被加速到10—100keV的高能电子束沿着开放的磁场线从太阳大气等离子体逃逸到行星际等离子体中。在每个连续的高度上将产生朗缪尔波等离子体辐射。朗缪尔波同低     

无力场模型黑子上空的纵向磁场梯度

本文按常α无力场模型计算了1980年10月23日Boulder 2744活动区前导黑子的纵向磁场随高度的变化,并与用CIV 1548谱线观测得到的色球一日冕过渡区的磁场资料相结合,求得CIV 1548发射区的有效高度。这些结果与文献[4]中对同一黑子用势场模型推求的结果有很大差别。从而表明,势场和无力场在某些方面导致的结果是极不相同的。鉴于观测已表明活动区上空存在电流的事实,在活动区磁场的模拟中,特别是在强扭曲活动区磁场的计算中,应当避免采用势场,而尽可能采用无力场模型。     

迴旋同步加速辐射的一些特性

本文给出了不同能谱指数Γ的非热电子,在不同传播方向的迴旋同步加速辐射的发射因子h_(1,2)(s,θ)的详细结果。其结果表明,对同一谐波数s而言,h_(1,2)(s,θ)随着θ值(波矢量k与磁场方向Η的夹角)的增加或Γ值的下降而增加,而对同一θ和Γ值而言,h_(1,2)(s,θ)还随着s 的增加而迅速下降,而当Γ=1时,h_(1,2)(s,π/2)随着s的增加而下降的程度十分缓慢,表明在横传播条件下,非热电子具有比似纵传播高得多的发射能力,其相应的辐射流量密度要比似纵传播高出几倍。 采用 Sturrock 的耀斑爆发源模型,计算了θ=π/2情况下的迴旋同步加速辐射的射电爆发谱。我们发现对具有Γ=1的非热电子的低次谐波辐射,分别在Ⅳ型爆发的300MHz和9000MHz附近有个峰值,而在他们的高频端的低次谐波的迴旋同步加速辐射遭到强烈的迴旋共振吸收而使辐射迅速下降,从而形成两峰一谷的U型射电爆发谱。 计算表明,1972年8月4日的大爆发,很可能是一团具有能谱指数为1.5,总数为10~(32)—10~(34)的非热电子,在横传播条件下的迴旋同步加速辐射和热电子的迴旋共振吸收机制产生的。     

第22周中最强烈的太阳活动区

本文根据观测资料，选取五个指标：活动区中黑子群面积，Ｘ级Ｘ射线耀斑指数，１０．７ｃｍ射电爆发峰值流量，太阳总辐射流量短期大跌落以及质子事件流量，从第２２周的３９６６个活动区中综合评估筛选出ＡＲ５３９５，ＡＲ６５５５和ＡＲ６６５９等１３个最强烈的活动区，供太阳物理和日地物理研究人员进一步研究。本文还简要分析了这１３个活动区的时空分布的不均匀性和相对集中性等特点。     

1972年8月太阳活动区的形态研究 Ⅰ.黑子精细结构的形态

云南天文台成功地拍到了1972年8月太阳大黑子群的自光精细结构照片.从该黑子群形态的逐日演变得出如下结论:1.观测到了与黑子本影旋转运动有关的黑子动力学形态,即半影纤维排列的旋涡结构.2.该黑子群中部本影的旋转、自行和分裂运动,以及它东面蛇形半影长纤维的被拉长、弯曲和蜕化是本活动区光球形态变化的主要特征.这些运动是属于该黑子群内部固有的特性,似乎与较差自转等原因无直接联系.3.光球黑子形态变化的激发过程和色球耀斑活动的强烈程度对应很好,显示出两者之间可能存在比较密切的物理联系.     

活动区形态发展与耀斑的关系

本文收集了1980年5月下旬从日面东边缘转出的三个活动区的有关形态资料和对应耀斑活动,分析得到结论如下:1.H_α单色像中出现的低磁弧是活动区迅速发展的重要标志。2.光球下面的扰动引起的黑子运动使磁流管扭曲是储能的重要条件。如果缺乏这种运动,即便是在复杂的磁场环境里也不利于大耀斑的触发。3.在 H_α和 H.K 线观测到黑子本影上出现的亮桥光谱。它的出现引起黑子分裂,从亮桥出现到周围谱斑被加热进而触发耀斑往往有1—2天的时间差,说明它们之间有一定的物理联系。4.观测到与耀斑有联系的暗环的膨胀和上升,说明新磁流浮现区与老场作用是触发耀斑的一个重要条件。     

1968年9月22日日食的3.2厘米波段圆偏振观测

本文叙述了紫金山天文台在1968年9月22日进行的日食观测中3.2厘米波段圆偏振观测的概况及计算、分析的结果。我们的观测得到日面各射电源的圆偏振流量密度、一维角径、非常波和寻常波的亮温度之差、磁场、偏振度、高度等参数(见总表)以及下列结果:1.不仅黑子,而且小亮点和谱斑都有明显的圆偏振效应。后两者的偏振流量密度和中、小黑子的偏振流量密度在同一范围。2.利用了日食观测的高分辨特性,观测到332号黑子与其上空的偏振源有一一对应的核——半影结构。并分解了该偏振源的双核结构,得到最小细节是2.″5角距离的核间半影。3.观测现象表明,偏振源从日面后转出时偏振波的旋转方向发生反转。     

22周上升段太阳射电缓变成分的一些统计特性

本文根据1987年1月—1989年11月期间,2cm、3.4cm、6cm、10.7cm和21.2cm五个波段每日总辐射流量与日面上占主导地位的活动区黑子视面积之间的关系,对第22周上升段若干大活动区的射电缓变成分的统计特性进行了分析研究,发现有几个大活动区在日面时S-Ay图上处在平均曲线之下,当黑子面积增加时,射电流量的增加并不明显。     

黑子磁环的一些力学效应

在太阳对流层内的纬向磁场中,在围绕上浮流团的表面产生磁环的同时,也产生了磁环的安培力。在这安培力的作用下,流团发生收缩、形变和破裂。本文根据它的力学特征来解释“δ-型”和“A-型”结构黑子群的形成,以及暗条和黑子上空的下落气流等现象。磁环的力学特性是造成活动区上空磁流体运动的原因,它是以纵向磁场为零(B_(11)=0)的中性面为对称面的两个垂直环流为特征的。     

磁化中子星发射线的激射不稳定性理论

在中子星磁轴吸积柱的上部,少数高能电子通过磁镜点反射,可使部份电子的速度分布形成非热分布,由此激发激射(Maser)不稳定性。波被放大,发射出频率近似为电子迴旋频率及其倍频的相干辐射。用此模型计算了HerX-1的迴旋线发射。发现不稳定性增长率与吸积柱中电子数密度成正比,因而比非相干散射产生的连续辐射随电子数密度增长更快;而且发射线的强度和能量均与脉冲相位关联。这个理论可解释近期的HerX-1观测结果。     

旋涡黑子在1972年10月太阳活动中的作用

本文收集了云南天文台和北京天文台观测的McMath 12094活动区的68个耀斑192个节点的照像资料和一些黑子日珥形态,它们和黑子精细结构形态的相关分析进一步证实了过去的结论(7.8)。 1、本区最初耀斑活动开始于全群诸黑子中具有扭结磁场最高能态的前导黑子A(N)的上空,它迅动发展到后随S极黑子上空,然后发展到黑子面积以外。这一演化过程与全群黑子的形态变化和旋转运动同步。 2、巨大的A黑子附近的耀斑活动最初开始扭结磁力管的内部,与扭结磁形态的松解过程同步,耀斑节点的分布由黑子本影附近移向半影的外面。当扭结完全松开,该处耀斑活动全面减少。 3、发现了一个巨大的黑子冕珥下面的强烈的吸引力中心是旋涡黑子。从而证实了冕珥是强大电流在日冕中收缩形成的。 4、对于A黑子的扭转磁结构提供了本区耀斑活动的主要能量来源和导致不稳定性的问题进行了讨论。     

黑子磁环的一些力学效应

在太阳对流层内的纬向磁场中,当围绕上浮流团的表面产生了磁环后(周道祺,1981),同时也产生了磁环的安培力,在这安培力(磁环力)的作用下,流团要发生收缩、形变和破裂。基于它的力学特征,我们企图以此来解释“δ-型”和“A-型”结构黑子群的形成,以及暗条和黑子上空下落气流等现象。磁环的力学特性是造成活动区上空磁流体运动的主要原因,它是以纵向磁场为零的中性面为对称的两个垂直环流为特征的。     

叠加在微波爆发上的快速尖峰群事件

本文介绍了北京天文台观测到的太阳射电10厘米波段的毫秒级快速精细结构(FFS)中一类有长持续时间的尖峰(我们称毫秒时标记录上陡升陡降图形为“尖峰”,称秒级时标的记录上的陡升陡降图形为“脉冲”)群事件。这一类微波毫秒尖峰群(MMS)事件具有一系列显著的特点: 1)它在秒级时间常数的慢速记录上常常对应一8S型(持续时间小于1分钟的脉冲)的爆发。因而利用脉冲的频谱特性,对这一类微波爆发中的毫秒精细结构的特征及可能的机制进行探讨,以弥补目前只能在一个波段上观测FFS事件的缺陷。 2)这一类脉冲爆发具有从低频向高频的频漂(正的频漂),而且频漂的速率随频率带增加而增加。 3)脉冲的幅度在波长8—10厘米间受到强烈的衰减。 4)脉冲群中的每一脉冲的极大频率及起始频率从高频逐渐移向低频,意昧着激发源逐渐上升。估计上升速度约为50公里/秒。 5)这类脉冲常常出现在有δ型磁结构、最大磁场强度大于2500高斯的复杂活动区中,可能有不同级别的耀斑与之对应。 6)这类脉冲与硬X线爆发事件、分米波段快速频漂事件及“BLIPS”事件见文[7]有密切的关系。 7)这一类微波快速尖峰群事件可以解释为来自耀斑-爆发事件中形成的电子加速中心的快速非热电子流向下运动穿入一耀斑环激起的电子迴旋脉泽辐射。     

质子耀斑活动区特征与无力磁场

本文在综合分析质子耀斑活动区观测特点的基础上,指出在密集的多极黑子构成的局部区域中,同极黑子分裂,互相排斥,异极黑子相互靠近,向异极区中场强较弱部分的挤压和渗入,是一大批质子耀斑活动区的共同特点.这种黑子间的相对运动,使中性线严重扭曲,呈现出质子耀斑活动区特有的“S”型。根据这些观测特点,寻找到了一种定量估计无力因子的方法。对三个典型的质子耀斑活动区估计了无力因子的变化,并在常无力因子的假定下进行了无力场结构和势场磁能的计算。计算表明质子耀斑发生前无力因子逐渐增加,而势场磁能逐渐减小,减少的势场能量可能正是无力场得到发展的能源,足够质子耀斑的需要。     

高能X射线耀斑和黑子内部运动相关的一个例子——分析Boulder1994活动区(YAR79455)

分析该活动区的光球和色球形态表明,它在过日面期间产生的两次X级x射线耀斑(极大分别在9月19日2303UT和9月22日0238UT),都与群内黑子相对于周围光球的运动(内部运动)有关。 1.9月19日,磁性反转线附近(<1.5″)的黑子生长使反转线出现曲率的极大值(锐角),在这区域上空的色球暗条消失。9月20日,在锐角内区域(s极)的黑子分裂出“子本影”,而使磁性反转线从曲率极大处断开,然后与其附近的另一条反转线连结,这伴随了上述第一个耀斑的产生。 2.9月20—22日,子本影发生了明显的道时针方向的自旋。同时,中部两对偶极黑子也在这期间发生了明显的顺时针旋转运动。这样,在这些旋转体(在同一半影内的一个黑子和两个黑子对)间的区域内的等离子体具有宏观的水平速度。并且,在这一区域的上空,首先是暗条激活(消失),然后,爆发了第二个X级的x射线耀斑。     

No.431活动区的形态分析和磁能变化

1980年11月2日到11日(9日除外),我们拍摄到No.431活动区(紫台编号)太阳黑子的精细结构照片。以此为基础,我们分析了该活动区的形态演变特性。同时,从精细结构照片放大图上测量出半影纤维扭转角等基本参量,由此计算出黑子的磁能和所释放的扭转自由能。比较在此期间产生的耀斑和磁能的变化,表明耀斑的爆发很可能是由扭转自由能供给的。