6-2022研究生空间天气课件 -太阳射电爆在空间天气中的诊断.pptVIP

除了容易处理和相对便宜之外，无线电观测还有一个优势，即仪器受到地球大气层和磁层的保护，可以避免空间天气的危害。**等离子体是等量离子和电子构成的系统，设想喷入一股带负电的高速电子，无疑类似于插入心脏的利剑、刺入水中的标枪，将激起等离子体的强烈反应，这就表现为电荷的来回振荡(称为Langmuir波)。这些振荡的力就是电子和离子之间相互作用的库伦电场力，作用的频率几乎完全由等离子体的数密度决定。这些Langmuir波本来是静电的，但在一个复杂的电磁-粒子相互作用体系中，这一静电波可以通过系列过程激发起磁场参与的同频或倍频的电磁波。如果这些电磁波频率低于周围环境的特征振荡频率，便可传播出来。III型暴被认为是由耀斑加速获得的近光速电子沿开放磁力线向外运动时激发的等离子体辐射。由于高能电子很快便由太阳附近运动到远处，被扰动的等离子体也同样由太阳附近急速变至远处，因而数密度故而电磁波的频率随时间迅速下降，这正是III型暴的归类依据。*等离子体是等量离子和电子构成的系统，设想喷入一股带负电的高速电子，无疑类似于插入心脏的利剑、刺入水中的标枪，将激起等离子体的强烈反应，这就表现为电荷的来回振荡(称为Langmuir波)。这些振荡的力就是电子和离子之间相互作用的库伦电场力，作用的频率几乎完全由等离子体的数密度决定。这些Langmuir波本来是静电的，但在一个复杂的电磁-粒子相互作用体系中，这一静电波可以通过系列过程激发起磁场参与的同频或倍频的电磁波。如果这些电磁波频率低于周围环境的特征振荡频率，便可传播出来。III型暴被认为是由耀斑加速获得的近光速电子沿开放磁力线向外运动时激发的等离子体辐射。由于高能电子很快便由太阳附近运动到远处，被扰动的等离子体也同样由太阳附近急速变至远处，因而数密度故而电磁波的频率随时间迅速下降，这正是III型暴的归类依据。*我们使用大型射电望远镜URAN-2（乌克兰）研究ALF射电暴——频率范围为20-30MHz的微弱太阳射电暴。由于以前射电望远镜的灵敏度和分辨率较低，因此以前看不到ALF爆发。与III型爆发类似，ALF爆发与太阳耀斑密切相关。***低频太阳射电辐射产生于这些事件发生的太阳大气层中：我们可以用频率作为大气层中密度的直接测量，以及高度的间接测量。*太阳射电爆在空间天气中的诊断研究天文辐射，包括太阳辐射的主要目的就是为了诊断，诊断我们和我们的仪器无法到达的辐射源区。太阳射电它携带着太阳爆发运动过程和粒子加速与辐射的丰富物理信息，可以反映从太阳到行星际空间的复杂的磁场结构、高能粒子运动等许多特征。自20世纪50年代以来，人们就知道太阳射电暴与行星际等离子体扰动和高能粒子密切相关。但是由NOAA运营的GOES卫星对软X射线的监测的出现和容易获得，减少了人们对无线电监测这方面的兴趣。美国空军是唯一提供24小时监测太阳的机构RSTN（RadioSolarTelescopeNetwork），使用环绕地球的四个站点。巡天观测似乎对我们预测SEP事件的发生和CME的行星际旅行时间的能力是一个重要的补充。典型的1米大小的抛物面天线监测整个太阳的通量密度美国空军在世界各地运营着四个太阳射电天文台。这些统称为射电太阳望远镜网络或RSTN。太阳射电爆发（SolarRadioBurst，SRB）是来自太阳大气层的强烈的太阳辐射，通常与太阳耀斑有关，在此期间，大量高能电子，离子和原子通过太阳大气喷射到太空中太阳耀斑的发生是SRB的必要条件。但是，太阳耀斑并不是绝对伴随着SRB，并且SRB的发生并不真正取决于太阳耀斑的强度。在猛烈的耀斑中，宽波长范围内的太阳无线电辐射显示出剧烈的波动，强度可能超过100,000??SFU。?在太阳最小时也可能发生强度为1000?SFU的SRB?。可以在从毫米和厘米到米和十米的宽波长范围内观察到SRB，这些波长范围来自太阳大气的不同高度。SFU;1SFU??=?10????22??W?m????2??Hz????1重联产生连接到日面上的耀斑环和向上的磁通量绳。往下运动的重联出流与耀斑环顶碰撞产生一个快激波，向上运动的磁通量绳被抛离太阳，形成CME重联区被电场加速的电子向外逃逸产生射电爆发向下运动到耀斑环足部产生硬X射线和微波爆发高温日冕环中热电子的热韧致辐射产生的软X射线HXR和SXR能量释放与CME运动学（加速度、速度）之间的示意图在太阳大气层的不同高度上,不同的发射过程可产生不同类型的辐射。非热电子沿着不同磁结构传播,将产生不同类型的射电特征。太阳射电爆发产生的物理机制主要有两个：非相干回旋同步辐射（3GHz）和相干等离子体辐射(3GHz)。太阳耀斑是发生在太阳表面局部区域中大规模