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人类首次观测到太阳耀斑
2015-09-11 中国科学报

  1859年9月1日,英国天文学家卡林顿在对太阳黑子做常规观测时,发现在太阳黑子群中出现两个异常明亮的区域,其亮度居然超过了太阳光球背景的亮度,这个现象持续了5分钟之久。同时还伴有强烈的地磁扰动,18小时后发生了强烈的磁暴,电报通讯一度中断,并出现极光,这是人们首次观测到太阳耀斑,而且是耀斑中罕见的活动最剧烈的白耀斑。他将此次发现公布于《皇家天文学会月报》上。此项发现为卡林顿等人赢得了声誉,也为了解和研究深空天体提供了新的思路和方法。

  耀斑现象与太阳大气质量、动量、能量的转换与传递过程密切相关,涉及到太阳各方面性质的变化,是恒星物理学研究的中心课题之一。太阳耀斑是在日冕中触发的,与高能天体爆发有相似的地方,是人们研究宇宙中爆发现象的一个模板。

  太阳上的等离子被加热至一千万摄氏度,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。大部分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分。

  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。

  耀斑爆发时发射的电磁波进入电离层D层引起的扰动称为突然电离层骚扰。此时在电离层传播的高频无线电波会出现突然衰减,有时还会完全消失,这种现象称为短波突然中断。短波突然中断是最先被发现的电离层耀斑效应,并且较容易被观测到。

  耀斑所造成的电波衰减大多数是在高频波段,并且和观测地点的太阳高度有关。通常当发生耀斑时,对于发射站和接收站连线通过日下点的那些短波通讯,会出现较强的吸收或中断。

  耀斑发射的粒子流也能使电离层(主要是D层)电离度提高,而引起电波吸收。但问题比较复杂,吸收通常在耀斑出现后几小时乃至几十小时才发生,还和地磁纬度有关,一般发生在高纬度地区(60°以上)。

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