色球譜線特徵回響 怎樣的非熱粒子 色球譜線的轟擊線偏振 原子的非熱激發和電離 非熱質子束與中性氫原子的電荷交換
1.原子的非熱激發和電離
能量堆積率
非熱激發電離
譜線的回響變化
(1)氫的Balmer和Lyman線的非熱輪廓
(2)連續譜的變化
主要的影響因素:大氣狀態,非熱粒子的總能流和譜指數,冕層質量,非熱粒子的屬性等等.
氫的Balmer/Lyman線的非熱輪廓
'e'
非熱粒子流的總能流F
=4
H
Ly
Ly
(1)總能流F越大,譜線發射越強
尤其是在較冷的大氣模型下比較明顯
(2)輪廓據有線心反轉的特徵
(3)線翼對F的回響要比線心明顯
非熱粒子流的譜指數δ
δ=3
δ=4
δ=5
(1)δ越小,能譜越硬,則氫線的
輻射越強,特別是線上翼波段.
(2)譜線對δ的變化不如對
F的變化敏感.
F1
F2
F=5*1011ergcm-2S-1
e
M0=0
M0=m0
F1
電子束
δ=4
F=5*1011ergcm-2s-1
質子束
δ=4
F=1*1011ergcm-2s-1
冕層大氣質量(M0)的影響
冕層大氣質量最小時,非熱譜線
輪廓發射最強.當耀斑發展到
緩變相,我們將很難探測到
非熱效應.
電子束
δ=4
F=5*1011ergcm-2s-1
質子束
δ=4
F=1*1011ergcm-2s-1
總能量相同
不同的非熱粒子(電子/質子)產生的影響
非熱電子對譜線的影響比
具有相同總能量的非熱質子的
影響大
H
Ly
Ly
色球譜線強度與非熱粒子的探測
譜線的積分強度比
Flux1:non-thermal
Flux0:thermal
VAL3C
F1
F2
H
Ly
Ly
VS
F&δ
e
p
Hα的觀測譜線輪廓
寧靜大氣Hα譜線輪廓
δ=4
氫譜線對於非熱電離激發的回響變化
(1)氫的Balmer和Lyman線的非熱輪廓
(2)連續譜的變化
Balmer連續譜(3640)
Paschen連續譜(可見光)(5000)
---aheatedatmospherewithoutelectronbombardment
---aninitialatmospherewithelectronbombardment
---aheatedatmospherewithelectronbombardment
Dingetal.1999
非熱粒子的產生
色球受到粒子轟擊
色球譜線特徵回響
怎樣的非熱粒子
3.色球譜線的轟擊線偏振
1.原子的非熱激發和電離
2.非熱質子束與中性氫原子的電荷交換
2.非熱質子束與中性氫原子的電荷交換
2.非熱質子束與中性氫原子的電荷交換
低能質子束獲取氫原子的一個電子,
形成速度較快的"超熱粒子",()
該粒子的輻射會帶有Doppler位移,
使得色球線(Lyα,Lyβ)線翼的發射增強.
P
P'
VH
Vp'
1
2
3
4
明顯的layman譜線的紅翼輻射增強
天體偏振的產生機制
(1)固體表面反射,微粒散射,分子散射,自由電子散射,迴旋輻射,同步輻射…
(2)(譜線偏振)Zeeman效應,共振輻射,轟擊偏振…
原子的sublevel的占有數不均衡
各向異性的外輻射場
弱磁場
強磁場
非熱粒子轟擊
Hanle效應
Zeeman效應
氫原子受到各向異性的非熱粒子的轟擊而碰撞激發
3.非熱粒子轟擊與色球譜線的線偏振
物理試驗結果:
試驗發現:Skinner(1926)
完整的理論討論:Percival&Seaton(1958)
試驗及理論總結:Kleinpoppen(1969)&Heddle(1979)
Eth(12ev)
Etov
(200ev---e;200kev---P)
"光譜偏振測量(spectropolarimetric)"望遠鏡
LargeSolarVacuumTelescopeof
BaikalAstrophysicalObservatory
(Russia)
THEMIS
(Franco-Italian)
色球譜線的線偏振-----速度呈各向異性的粒子
(1)粒子的屬性(電子質子中性粒子流)
(2)粒子束的注入方向(一般為當地的徑向)
(3)粒子速度的各向異性的程度
研究色球譜線線偏振物理意義
(2)探究低能質子(100Kev)的間接觀測方法
(3)低層大氣磁重聯的佐證(EllermanBombetc.)
(1)診斷非熱粒子束的屬性及能量
譜線偏振方向與非熱粒子的屬性,能量的"基本結論"
電子束:P為切向方向
質子束:P為object-to-center
Henoux&Vogt2003
Zharkova&Syniavskii2000
TheplaneofpolarizationinHα–lineisnormallyperpendiculartothedirectionofelectronbeampropagation.Dependingonaviewingangleitcanbeeitherparallelorperpendiculartotheflare-to-solarcenterdirection…
然而---
單單從偏振方向上不能敲定非熱粒子的屬性,要結合其他觀測結果
2002年7月23日耀斑的偏振觀測:
Iup=I+S
iDown=I-S
S/I=(Iup-Idown)/(Iup+Idown)
0.5"
~11秒
H-X輻射源
較寬的反轉輪廓
位置
3%~10%
觀測時間
Ganetal.發現在空間上沒有探測到7月23日耀斑的高能粒子
----推測磁場位型可能是閉合場
高能電子近乎
movehorizontally
非熱電子束轟擊
δ=4~5F~1011ergs/cm-2/s-1
考慮到非熱激發和電離的譜線輪廓(積分強度比)
3色球譜線的轟擊線偏振
1原子的非熱激發和電離---非熱譜線輪廓
2非熱質子束與中性氫原子的電荷交換
太陽色球譜線與非熱粒子的診斷
