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太阳射电爆发通常发生在太阳耀斑、日冕物质抛射和日珥爆发等剧烈太阳活动期间,它携带了爆发源区的很多重要信息。其中的微波精细结构涉及到太阳耀斑过程中初始能量释放区域附近非热辐射的产生和传播,反映了耀斑活动区一些重要物理特性的快速细微变化。对这些精细结构的研究将有助于我们深入理解耀斑发生区域的很多基本物理过程。近10多年来,我国怀柔太阳射电宽带动态频谱仪(SBRS)积累了很多微波爆发精细结构的观测。本文对其中一些最近观测到的特殊精细结构进行了较为深入的研究,并主要基于损失锥不稳定性理论提出了与之相关的物理模型。
第一个工作主要是对2002年4月21日著名太阳耀斑事件中斑马纹结构的观测和研究。结果表明,该事件中多数斑马纹均含有脉动周期约为30ms的超精细结构。这些超精细结构的时间曲线表现为包含多个独立脉冲的高斯型脉冲波包,该观测是由漂移斑马纹的高斯型频率特征引起的。脉冲波包里的脉冲均表现为在平衡位置处的振荡,且振荡的相对振幅保持一致。MHD振荡可能不适于解释这种只有几十毫秒周期的振荡,而波粒作用过程中的弛豫振荡则可以作为解释这种观测的机制。所有主要特征表明,该事件中所观测到的斑马纹可以由双共振模型来解释,而其中所包含的超精细脉动结构则是波一粒作用过程中弛豫振荡调制的结果。
在第二个工作中,分析了2006年12月13日特大太阳耀斑爆发事件中的快漂微波类III型吸收爆发。其中在3GHz附近首次观测到了表现为处于同一条漂移斜线上的多个短存“尖峰”吸收爆发,并给出了理论解释。这些吸收“尖峰”的平均漂移速度、瞬时带宽和吸收深度分别为-12GHz/s、70MHz和40%左右,单频持续时间可能低于8ms。通过对损失锥不稳定性增长率的数值计算,本文得出,损失锥中高能电子束的不连续短存注入可能是形成这种观测现象的原因。这些爆发可能源于耀斑磁重联过程中不连续的能量释放和粒子加速过程。该类爆发有时还伴随着反方向漂移的正常III型爆发,两种爆发的起始频率一致且随时间向低频方向缓慢漂移。该现象可能和磁重联区域附近产生的双向电子流有关。