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色球谱线

微观物理现象

色球谱线特征响应 怎样的非热粒子 色球谱线的轰击线偏振 原子的非热激发和电离 非热质子束与中性氢原子的电荷交换。

1.原子的非热激发和电离
能量堆积率
非热激发电离
谱线的响应变化
(1)氢的Balmer和Lyman线的非热轮廓
(2)连续谱的变化
主要的影响因素:大气状态,非热粒子的总能流和谱指数,冕层质量,非热粒子的属性等等.
氢的Balmer/Lyman线的非热轮廓
'e'
非热粒子流的总能流F
=4
H
Ly
Ly
(1)总能流F越大,谱线发射越强
尤其是在较冷的大气模型下比较明显
(2)轮廓据有线心反转的特征
(3)线翼对F的响应要比线心明显
非热粒子流的谱指数δ
δ=3
δ=4
δ=5
(1)δ越小,能谱越硬,则氢线的
辐射越强,特别是在线翼波段.
(2)谱线对δ的变化不如对
F的变化敏感.
F1
F2
F=5*1011ergcm-2S-1
e
M0=0
M0=m0
F1
电子束
δ=4
F=5*1011ergcm-2s-1
质子束
δ=4
F=1*1011ergcm-2s-1
冕层大气质量(M0)的影响
冕层大气质量最小时,非热谱线
轮廓发射最强.当耀斑发展到
缓变相,我们将很难探测到
非热效应.
电子束
δ=4
F=5*1011ergcm-2s-1
质子束
δ=4
F=1*1011ergcm-2s-1
总能量相同
不同的非热粒子(电子/质子)产生的影响
非热电子对谱线的影响比
具有相同总能量的非热质子的
影响大
H
Ly
Ly
色球谱线强度与非热粒子的探测
谱线的积分强度比
Flux1:non-thermal
Flux0:thermal
VAL3C
F1
F2
H
Ly
Ly
VS
F&δ
e
p
Hα的观测谱线轮廓
宁静大气Hα谱线轮廓
δ=4
氢谱线对于非热电离激发的响应变化
(1)氢的Balmer和Lyman线的非热轮廓
(2)连续谱的变化
Balmer连续谱(3640)
Paschen连续谱(可见光)(5000)
---aheatedatmospherewithoutelectronbombardment
---aninitialatmospherewithelectronbombardment
---aheatedatmospherewithelectronbombardment
Dingetal.1999
非热粒子的产生
色球受到粒子轰击
色球谱线特征响应
怎样的非热粒子
3.色球谱线的轰击线偏振
1.原子的非热激发和电离
2.非热质子束与中性氢原子的电荷交换
2.非热质子束与中性氢原子的电荷交换
2.非热质子束与中性氢原子的电荷交换
低能质子束获取氢原子的一个电子,
该粒子的辐射会带有Doppler位移,
使得色球线(Lyα,Lyβ)线翼的发射增强.
P
P'
VH
Vp'
1
2
3
4
明显的layman谱线的红翼辐射增强
天体偏振的产生机制
(1)固体表面反射,微粒散射,分子散射,自由电子散射,回旋辐射,同步辐射…
(2)(谱线偏振)Zeeman效应,共振辐射,轰击偏振…
原子的sublevel的占有数不均衡
各向异性的外辐射场
弱磁场
强磁场
非热粒子轰击
Hanle效应
Zeeman效应
氢原子受到各向异性的非热粒子的轰击而碰撞激发
3.非热粒子轰击与色球谱线的线偏振
物理试验结果:
试验发现:Skinner(1926)
完整的理论讨论:Percival&Seaton(1958)
试验及理论总结:Kleinpoppen(1969)&Heddle(1979)
Eth(12ev)
Etov
(200ev---e;200kev---P)
LargeSolarVacuumTelescopeof
BaikalAstrophysicalObservatory
(Russia)
THEMIS
(Franco-Italian)
色球谱线的线偏振-----速度呈各向异性的粒子
(1)粒子的属性(电子质子中性粒子流)
(2)粒子束的注入方向(一般为当地的径向)
(3)粒子速度的各向异性的程度
研究色球谱线线偏振物理意义
(2)探究低能质子(100Kev)的间接观测方法
(3)低层大气磁重联的佐证(EllermanBombetc.)
(1)诊断非热粒子束的属性及能量
电子束:P为切向方向
质子束:P为object-to-center
Henoux&Vogt2003
Zharkova&Syniavskii2000
TheplaneofpolarizationinHα–lineisnormallyperpendiculartothedirectionofelectronbeampropagation.Dependingonaviewingangleitcanbeeitherparallelorperpendiculartotheflare-to-solarcenterdirection…
然而---
单单从偏振方向上不能敲定非热粒子的属性,要结合其他观测结果
2002年7月23日耀斑的偏振观测:
Iup=I+S
iDown=I-S
S/I=(Iup-Idown)/(Iup+Idown)
0.5″
~11秒
H-X辐射源
较宽的反转轮廓
位置
3%~10%
观测时间
Ganetal.发现在空间上没有探测到7月23日耀斑的高能粒子
----推测磁场位型可能是闭合场
高能电子近乎
movehorizontally
非热电子束轰击
δ=4~5F~1011ergs/cm-2/s-1
考虑到非热激发和电离的谱线轮廓(积分强度比)
3色球谱线的轰击线偏振
1原子的非热激发和电离---非热谱线轮廓
2非热质子束与中性氢原子的电荷交换
太阳色球谱线与非热粒子的诊断
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