太阳耀斑
3太阳耀斑是太阳活动的重要表现,是太阳表面局部区域突然和大规模的能量释放过程,所辐射出的光的波长横跨整个电磁波谱1。1892年7月,美国天文学家海耳首次观测到了太阳耀斑的单色像。20世纪50年代以前,太阳耀斑主要是依靠Hα单色光和可见区的光谱观测,这在地面上比较容易实现,因此,太阳耀斑的早先定义是指Hα单色光看到的太阳色球谱斑中的突然增亮现象,也称为色球爆发。
太阳耀斑分成五级:A、B、C、M、X,C级以下的都是小耀斑,M级耀斑是中等耀斑,X级耀斑是大耀斑。其特征是太阳大气的色球层局部区域突然出现亮斑闪耀,其寿命在几分钟到几小时之间,亮度上升迅速。由于太阳耀斑总是发生在黑子群集中的强磁场区域,因此科学界普遍认为,太阳耀斑的起因是太阳磁场突发的重新排布,“扭缠”的磁场中储存的能量突然释放就会导致太阳大气层的突然爆炸,在短时间内释放惊人的能量23。
太阳耀斑爆发期间,会释放出高达6×10^25焦耳的巨大能量,强烈的电磁辐射会以光速抵达地球空间,直接进入到电离层和高层大气,可导致短波无线电信号衰落,损坏卫星、电网、输油管道、通讯导航等设备,影响穿越极区的航空乘客的生命健康2。
北京时间2026年1月19日02时09分左右,太阳活动区14341爆发X1.9级耀斑,这是太阳在2026年首次出现X级大耀斑4。
太阳耀斑发生在色球层,是色球层突然出现的剧烈爆发现象。太阳黑子出现在光球层上,是光球表面温度相对较低的局部区域,实际上黑子的温度并不低,大约为4200℃。黑子经常成群出现,大小差别很大。
基本信息
- 中文名
太阳耀斑
- 外文名
Solar flare
- 分类
光学耀斑、X射线耀斑、质子耀斑
- 能量
等同上百亿颗巨型氢弹同时爆炸
- 简称
耀斑
形成原因
太阳耀斑是太阳大气局部区域突然变亮的活动现象,是太阳电磁辐射的大规模爆发。它是太阳大气中最为激烈的爆发活动,持续时间从几分钟到几小时不等5。
耀斑发生前所对应的黑子、磁场和Hα观测
太阳大气中充满着磁场,磁场结构越复杂,越容易储存更多的磁能。当储存在磁场中的磁
能过多时,会通过太阳爆发活动释放能量,太阳耀斑即是太阳爆发活动的一种形式。
长期的观测发现,大多数耀斑都发生在黑子群的上空,且黑子群的结构和磁场极性越复杂,发生大耀斑的几率越高。平均而言,一个正常发展的黑子群几乎几小时就会产生一个耀斑,不过真正对地球有强烈影响的耀斑则很少。
耀斑发生时会加速带电粒子,主要是电子与等离子体物质进行相互作用。科学研究表明是磁重联的现象负责带电粒子的加速。在太阳,磁重联可能发在太阳拱圈 -一系列密接的磁场线循环。这些快速重新连结成回路的磁场线进入低处,拱圈其余未重联的磁力线缠绕着呈现螺旋状的结构。这些重联结时突然释放的能量是粒子被加速的源头。未重联且缠绕在周围的磁场线和它所包含的物质可能会猛烈的 向外扩张,形成日冕物质抛射。这也解释了为什么耀斑的爆发通常都在磁场较为强烈,也比平均活跃的活能层。
虽然,这是一般所认同的耀斑成因,但细节仍不为人所知。尚不清楚磁场的能量如何转化为粒子的动能,也不知道如何将粒子加速,甚至超越千万电子伏特的能量。对于被加速粒子的总数,有时似乎总是大于循环中粒子数量的不一致性,也尚无法解决。即使在现在,科学家还是无法预测耀斑。
类型特点
根据观测手段的不同,主要分为光学耀斑、X射线耀斑等。通常,可见光范围内的单色光观测的耀斑习惯地称为光学耀斑,X射线波段观测的耀斑称为X射线耀斑,与质子事件相对应的耀斑则称为质子耀斑。
光学耀斑
英文名称:Optical solar flare
太阳爆发时光学波段亮度突然增强的现象,称为光学耀斑;波长在3900~7000埃之间。耀斑在氢的Hα线和电离钙的H、K线上最为突出,非常有利于光学耀斑的观测。
X射线耀斑
英文名称:X-ray flare
太阳爆发时X射线通量突然增强的现象,称为X射线耀斑;波长在0.01~100埃之间。耀斑在极紫外波段有明显表现,可以用来监测。