太阳耀斑硬X射线及日冕物质抛射物质外流的观测分析

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本文通过对RHESSI观测到的耀斑硬X射线源的统计与个例分析,得到了关于耀斑过程中粒子加速机制以及由于粒子能量注入而导致的色球蒸发现象的观测证据。另外,通过Hinode/EIS对日冕暗区的多谱线观测,我们得到了暗区物质外流的一些特性,并对日冕物质抛射质量,暗区物质损失,以及过渡区物质补充的关系进行了分析。本文的结构及内容安排如下:   在第一章中,我们首先简要概括了太阳耀斑的基本模型,并重点介绍了太阳耀斑硬X射线的观测与相关理论。其次,我们对太阳活动的另一种爆发现象-日冕物质抛射(CME)作了简要介绍,重点讨论了CME的伴生现象-日冕暗区的观测与相关理论。本文的研究用到的主要数据来自于RHESSI与Hinode两颗卫星,本章也对这两颗卫星的情况作了简要说明。   在第二章中,利用RHESSI卫星2002-2005年的硬X射线观测数据,我们对双足点耀斑光变曲线的不对称性和相关性进行了统计分析。在得到耀斑硬X射线光变曲线时,我们采用了CLEAN方法,并进一步利用Fourier变换的方法将光变曲线分为缓变和快变成分,从而分别得到了两种成分的相关性。统计分析的结果表明,耀斑硬X射线双足点间的不对称性是一种普遍的现象,但是即使是对不对称性很高的耀斑,两足点流量曲线的相关性依然是很高的。更重要的是缓变分量的相关性要远高于快变成分的相关性。在本章的最后,我们讨论了不对称性的成因,并对相关性统计的结果给出了可能的解释。   在第三章中,我们详细分析了2005年1月20日发生的X7.1级耀斑的RHESSI硬X射线发射。从总体上看,该耀斑的硬X射线发射包含了三个主要的源:两个足点源与一个环顶源。但在耀斑演化过程的某个阶段,耀斑环中出现了明显的硬X射线发射,从而形成了环状硬X射线源,在25-50 keV能段尤为明显。这种现象在观测上极少出现。我们认为在该耀斑过程中出现的环状硬X射线发射可以视作色球蒸发的一种观测证据。为了证实这种想法,我们进一步计算了不同大气模型下电子束能量沉积随高度的分布。结果表明,只有在日冕物质密度和电子束能量非常高的情况下才能产生观测上的环状硬X射线发射。这也是为什么环状硬X射线发射在观测中很少出现的原因所在。   在第四章中,我们利用Hinode/EIS的观测资料,分析研究了在2006年12月13、14日发生的两个晕状CME伴随的暗区物质外流。我们利用EIS观测到的7条谱线得到了日冕暗区的多普勒速度场。结果表明,在CME爆发过程中,日冕暗区从低层过渡区到高层日冕的不同高度上都会产生较强的物质外流。物质外流的速度与光球磁场以及暗区的强度变化有很高的相关性。根据不同高度上的极紫外暗区观测,我们估算了物质损失的大小,并发现得到的结果小于从白光观测估算出的CME质量。这种质量差异一方面可能来自于大气模型的不确定性,另一方面则是由于过渡区低层的物质补充,这种补充对暗区的恢复起到了重要作用。   在第五章中,我们对本文的研究领域做了进一步的展望,并对本文的研究提出了一些在未来可以完善与改进之处。
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