电子回旋脉泽不稳定性驱动的太阳射电辐射机制

在解释天体爆发过程中的短时标相干射电辐射现象方面,非热电子驱动的回旋脉泽辐射得到了广泛应用.在以往的研究中,一个关键条件是非热电子具有各向异性速度分布,从而有效激发回旋脉泽不稳定性.然而,观测显示太阳和其他天体的非热电子经常呈现负幂律谱形式的能量分布.非热电子的这种负幂律能谱特征会严重抑制回旋脉泽不稳定性放大率,因此,进一步研究非热电子的负幂律能谱分布行为,能拓宽电子回旋脉泽辐射机制的适用性,很好地发展天体射电辐射机制理论.最近研究结果显示,负幂律谱电子的低能截止行为可以有效地激发电子回旋脉泽辐射,从而拓宽了其在天体物理研究中的应用范围.     

负幂律谱低能截止行为和电子回旋脉泽辐射机制

<正>电子回旋脉泽辐射是一种重要的天体射电辐射机制.电子回旋脉泽辐射在上世纪五十年代末提出,由于受非相对论共振条件的限制,直到1979年,吴京生和李罗权考虑了弱相对论近似下的共振条件后,电子回旋脉泽辐射才被广泛应用于解释各种相干射电爆发现象.在随后的研究中,学者们提出了各种类损失锥各向异性分布.事实上,观测显示太阳和其它天体的     

低能截止行为对温度各向异性驱动的回旋脉泽辐射的影响

捕获在天体磁场中的高能电子激发的回旋脉泽辐射是天体射电辐射的一个重要机制,被广泛应用于解释各种非热射电辐射现象,特别是时标的相干射电爆发现象。以往的研究中,激发脉泽辐射的源就是高能电子具有各向异性的速度分布。然而,观测显示太阳和其他天体的高能电子常常呈现具有低能截止行为的幂律谱分布。计算了温度各向异性分布和具有低能截止行为的温度各向异性分布驱动的回旋脉泽不稳定性的生长率,结果显示,幂律谱电子的低能截止行为对回旋脉泽辐射具有重要的影响。     

空间等离子体中相干射电辐射过程的粒子模拟研究

射电辐射机制,尤其是射电暴发现象的相干辐射机制,是天体物理中最复杂、争议最多的电磁辐射机制.由于受到多重物理因素相互牵连的复杂影响,相干射电辐射机制的理论研究存在很大的难度,长期以来在等离子体辐射和电子回旋脉泽辐射这两类相干辐射机制间争议一直不断.近年来,人们开始尝试将粒子数值模拟方法应用于相干射电辐射机制的研究,并已经取得了一些积极的进展.本文将着重介绍近年来的粒子模拟研究工作及其取得的主要进展,并对现存的一些问题和困难进行简要评述.     

太阳射电分米波毫秒级尖峰辐射的寿命

太阳射电毫秒级尖峰辐射的寿命随频率增高而减小,长期以来这一直是个令人困惑的问题。本文从与Ⅲ型爆发相关的空心束分布的电子流所激发的回旋同步脉泽角度出发,详细讨论了尖峰辐射的寿命与特征频率比(ξ=ω_P/ω_B)以及波增长率的关系,最后得出:在分米波的不同波段,尖峰辐射是X模的不同次谐波,且寿命随频率增高发生相关的减小。     

太阳射电爆发现象中的电子回旋脉泽辐射

太阳射电爆发(Solar Radio Burst, SRB)是太阳高能电子与背景等离子体相互作用产生的感应辐射现象,其多样的动力学谱类型及其复杂的精细结构反映了辐射源区磁等离子体结构状态丰富的物理信息,而相关辐射机制则是解读相关物理信息的关键工具.长期以来,在SRB辐射机制的研究中一直存在着争议不决的两种主要机制,即等离子体辐射机制和电子回旋脉泽(Electron Cyclotron Maser, ECM)辐射机制.近年来,针对传统的ECM辐射机制应用到SRB现象时遇到的一些主要困难,发展了由幂律谱电子低能截止驱动和包含快电子束自生阿尔文波效应的新型ECM驱动模型,并成功应用于解释各类不同SRB动力学谱的形成机制.基于这些新型的ECM辐射模型,系统地总结了ECM辐射机制在各种不同类型SRB现象中的应用,并对它们不同动力学谱结构的形成给出了一致统一的物理解释.     

太阳射电尖峰爆与电子回旋共振吸收

本文采用等离子体动力学方法，研究了日冕条件下磁化非相对论热等离子体对太阳射电辐射产生的电子回旋共振吸收，并在辐射频率等于电子回旋谐波频率时求得ｎ≥２谐波吸收率的近似表示式，以及其对等离子体温度，出射角度和谐波数的变化规律，在应用部分，讨论了电子回旋共振吸收对于太阳射电尖峰爆发的影响，认为目前观测到的尖峰爆，大多数高能电子束来自日冕的内层。     

太阳微波低频段射电III型爆发的一些特性分析

本介绍了云南天台四波段（１．４２,２．１３,２．８４和４．２６ＧＨｚ）太阳射电高时间分辨率同步观测得到的五个微波ＩＩＩ爆发事件,它们具有宽频带,长和短寿命,内向和外向快速频漂等特征,观测事例表明,非热电子束引起的等离子体辐射和电子回旋脉泽辐射两种机制都可能发生,这些观测特征即可不完全同于米波－分米波ＩＩＩ型爆发,也不完全同于微波高频段ＩＩＩ型爆发,说明在微波低频段可能存在二重性或过渡现象。     

1997年11月2日微波尖峰源背景参数的诊断

利用北京天文台高时间和高频率分辨率的射电频谱仪对射电尖峰的测量,可以对背景等离子体参数进行的自洽诊断（ 磁场,密度,温度,波矢,及非热电子的性质） 。该诊断基于电子回旋脉塞不稳定性和回旋共振吸收。最后从诊断结果和太阳日冕典型参数的比较以确定尖峰辐射的谐波数。     

太阳微波低频段射电III型爆发的一些特性分析

本文介绍了云南天文台四波段（１．４２,２．１３,２．８４和４．２６ＧＨｚ）太阳射电高时间分辩率同步观测得到的五个微波ＩＩ型爆发事件,它们具有宽频带、长和短寿命、内向和外向快速频漂等特征．观测事例表明,非热电子束引起的等离子体辐射和电子回旋脉泽辐射两种机制都可能发生．这些观测特征既不完全同于米波—分米波ＩＩ型爆发,也不完全同于微波高频段ＩＩ型爆发,说明在微波低频段可能存在二重性或过渡现象     

一个复杂太阳射电爆发及其微波源和远紫外冕环特征的初步研究

利用太阳射电宽带频谱仪(0．7-7．6GHz)于2001年10月19日观测到的复杂太阳射电大爆发，呈现出许多有趣的特征，结合NoRH(Nobeyama Radio Heliograph)的高空间分辨率射电成像观测及TRACE(Transition Region and Coronal Explorer)在远紫外(EUV)波段的高空间分辨率成像观测资料，分析了该爆发的射电频谱特征和微波射电源的演化以及它们与复杂的EUV日冕环系统的关系，该爆发是一个双带大耀斑的射电表征．前一部分以宽带(从厘米到米波)爆发为主，机制是回旋同步辐射，所对应的是环足源的辐射；后一部分以窄带(分米到米波)分米波爆发为主，机制是等离子体辐射和回旋共振辐射的联合，对应的是环顶源的辐射。     

太阳射电研究四十年

本文概述了太阳射电天文学的历史,从早期的失败到1942年Hey对太阳射电波的偶然发现为止.文中讨论了太阳射电研究在米波-十米波、千米-百米波和厘米波所取得的主要进展。同时讨论了与射电爆发共生的耀斑的观测以及用等离子体辐射和回旋同步加速辐射对这些观测所作的解释。从空间对与Ⅲ型爆发有关的等离子振荡和一维电子速度分布的测量,业已证实了用等离子体辐射对观测所作的解释。Ⅲ型爆发的米波-十米波射电日像仪测量和千米-百米波的飞船测量表明,Ⅲ型电子束流是沿着浓密的日冕流和沿着阿基米德螺旋轨道运动的。在厘米波段利用角秒分辨率的大天线阵对活动区和射电爆发所作的高空间分辨率观测,表明了它在观测日冕磁场、了解冕环的物理性质、测量耀斑附近磁场结构,从而在研究太阳耀斑起源方面有着巨大的威力.     

明安图射电频谱日像仪图像的强度定标方法

明安图射电频谱日像仪(Mingantu Spectral Radioheliograph, MUSER)能够在0.4--15GHz超宽频带内实现高时间、高空间、高频率分辨率的太阳射电成像. 而射电亮温度是描述太阳物理过程的一个重要的参数, 在研究不同射电辐射机制、太阳磁场以及太阳爆发过程中非热粒子加速等问题上有着非常重要的作用, 因此必须对MUSER观测的图像进行亮温度定标. 将介绍一种适用于射电日像仪图像强度定标的方法. 太阳射电图像中包含着太阳圆盘的结构信息, 利用射电日像仪短基线的可视度函数拟合第一类贝塞尔函数, 可以得到图像中宁静太阳圆盘的射电半径和强度, 再利用瑞利-金斯定律和每天的太阳射电流量可以计算得到每天图像的定标因子$G_c$, 从而实现对MUSER图像强度的定标. 将该方法应用到MUSER的实际观测数据中, 包括宁静太阳和有太阳射电爆发等不同的情况, $G_c$的误差基本不超过10%, 得到的宁静太阳亮温度与其他宁静太阳的结果具有较高的相关性, 表明了此方法的可行性和有效性.     

太阳米波和分米波Ⅱ型、Ⅲ型射电暴及其精细结构观测研究进展

太阳米波和分米波的射电观测是对太阳爆发过程中耀斑和日冕物质抛射现象研究的重要观测手段。米波和分米波的太阳射电暴以相干等离子体辐射为主导,表现出在时域和频域的多样性和复杂性。其中Ⅱ型射电暴是激波在日冕中运动引起电磁波辐射的结果。在Ⅱ型射电暴方面,首先对米波Ⅱ型射电暴的激波起源问题和米波Ⅱ型射电暴与行星际Ⅱ型射电暴的关系问题进行了讨论;其次,结合Lin-Forbes太阳爆发理论模型对Ⅱ型射电暴的开始时间和起始频率进行讨论:最后,对Ⅱ型射电暴信号中包含的两种射电精细结构,Herringbone结构(即鱼骨结构)和与激波相关的Ⅲ型射电暴也分别进行了讨论。Ⅲ型射电暴是高能电子束在日冕中运动产生电磁波辐射的结果。在Ⅲ型射电暴方面,首先介绍了利用Ⅲ型射电暴对日冕磁场位形和等离子体密度进行研究的具体方法;其次,对利用Ⅲ型射电暴测量日冕温度的最新理论进行介绍;最后,对Ⅲ型射电暴和Ⅱ型射电暴的时间关系、Ⅲ型射电暴和粒子加速以及Ⅲ型射电暴信号中包含的射电精细结构(例如斑马纹、纤维爆发及尖峰辐射)等问题进行讨论并介绍有关的最新研究进展。     

太阳射电辐射的第四种成份——太阳射电快变分量

太阳射电天文学从1942年诞生到现在,人们已经观测到并证实了的太阳射电基本辐射成份有三种:它们是太阳射电爆发分量、太阳射电缓变分量和太阳射电宁静分量。 本文报导的是,在经过太阳活动22周峰年的国内联合观测以及参加Fares22和Max’91 Compaign国际联合观测中,我们已经观测到并从大量观测资料中证实了的是,太阳上存在有第四种射电辐射成份——太阳射电快速变化分量。     

太阳射电爆发中准周期振荡的研究

自从快速连续采样在太阳射电观测中实现以来,太阳射电爆发资料的研究价值大大提高。如太阳射电尖峰辐射(spike)的存在、用付里叶变换的方法进行准周期振荡的研究等目前在太阳物理研究中存在着争论的问题,可用观测事实加以验证。 1989年5月3日我们取得了一组与X2/3B耀斑共生的spikes及同年8月17日与环珥、HXR、SID对应的射电分米波爆发现象,其射电爆发寿命均大于10分钟。前者的形     

太阳射电快速活动的观测特征

本文着重描述了目前国际上在太阳射电天文学的研究中,由于采用了高时间分辨率的仪器设备,取得了太阳射电辐射毫秒级快速活动的精细结构方面的宝贵资料。此外,本文对太阳射电快速活动的观测特征作了一个初步小结。     

紫金山天文台太阳射电频谱仪定标

定标是射电天文观测中基础而重要的工作.定标工作可以得到太阳观测中的一个重要物理量:太阳射电辐射流量,可以扣除射电频谱仪的通道不均匀性,清晰显示射电频谱特征.结合紫金山天文台射电频谱仪的观测数据,详细介绍了定标的基本方法,分析了定标常数的变化情况,最后给出了定标结果,并与野边山射电偏振计以及RHESSI(The Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager)卫星硬X射线波段的几个太阳耀斑的观测结果进行了比较,结果符合耀斑的光变特征.其中对一个耀斑脉冲相硬X射线流量和微波光变的相关性的分析表明这些观测可以用来研究有关的辐射机制以及相应的能量释放和粒子加速过程.     

猎户座中SiO脉泽分布的新模型

我们研究了Orion-IRc2SiO脉泽饱和辐射谱线轮廓，找到了很好的拟和谱线轮廓的函数．在观测结果中发现，Orion－IRc2SiO脉泽饱和辐射谱线轮廓中存在着若干峰，为了解释这一现象，我们提出了一个新的分布模型，即多重分离的旋转膨胀盘壳模型.计算结果表明，这个新模型，不仅可以解释脉泽的非饱和辐射谱，而且可以解释脉泽的饱和辐射谱.     

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.