太阳活动之耀斑--太阳的“咳嗽”

引言

人类首次观测到耀斑的记录是在1859年9月1日，英国天文爱好者卡林顿在自己的观测室观测太阳黑子时，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。18小时后，地球磁场剧烈扰动，发生了强烈的磁暴，电报通讯一度中断，并出现了极光现象。

这也是有记录（地磁暴记录）以来最大的地磁暴之一，当时几乎全世界都能看到极光，墨西哥中南部、昆士兰州、古巴、夏威夷、中国和日本的南部，甚至在非常靠近赤道的低纬度地区，比如哥伦比亚。美洲落基山脉上空的极光非常明亮，以至于挖黄金的矿工都以为天亮了，开始准备早餐了。在美国东北部，人们甚至可以用极光来读报纸。

耀斑

太阳耀斑是太阳大气中局部区域突然大规模的能量释放过程，伴随一系列的各类粒子和辐射增强，包括几乎全波段的电磁辐射增强和能量从ev-ev的各种粒子流。

耀斑产生的辐射通量在不同波段是不同的，主要在极紫外、X射线波段。1859年9月1日卡林顿观测到的耀斑产生的能量非常极大，导致在可见光连续谱的辐射也有明显增强。一般的耀斑在可见光区域的辐射没有明显变化或者仅有小幅增强，很难被辨识出来。

耀斑

耀斑发生的过程

目前认为耀斑发生存在以下过程，首先是日冕中出现磁拱（Ω形状的磁场），足点上面反向的磁力线靠近，发生磁重联。

磁重联快速加热等离子体、加速电子。

热的等离子体和高能电子沿重联磁力线向下传播“轰击”色球物质，加热色球物质，使得色球物质“蒸发”到日冕中，形成耀斑环（对应观测到的亮环）。

向上传播的部分就是发出的粒子辐射和光辐射。

最后就是耀斑环慢慢冷却。

耀斑发生过程示意图

耀斑根据辐射通量的变化可分为以下四个阶段：

耀斑前相（前兆）：日冕等离子体缓慢加热，软X射线和EUV可见。

爆发相（脉冲相）：持续几分钟，耀斑主要能量释放，加速高能电子（甚至质子）。产生硬X射线源、射电暴。软X射线辐射达到峰值。

Hα 闪相： Hα辐射显著增加，达到极大。

衰减相（恢复相）：几十分钟到几小时，高温日冕物质冷却。产生射电暴（CME驱动激波加速粒子）