色球耀斑Hα逃逸光子的三维重构和演化分析

论文摘要

通过空间卫星传回的数据资料,我们可以看到太阳活动丰富多彩的三维结构。我们知道任何事物都发生在三维空间中,二维的观测会掩盖一些重要的特性。然而要看清高度不透明的光球和色球中光学耀斑的三维结构,仅仅用仪器观测是无能为力的。只能通过理论的方法重构出其真实的面目。 谱线形成理论告诉我们,不同的谱线形成于不同的大气层中。而描述大气层对谱线出射强度贡献的函数,就称为贡献函数。如果观测量是辐射强度I,在把I看成是由从大气表面逃逸出来的光子构成的同时,贡献函数便被赋予了光子随深度的“概率分布”的意义。即描述了这些逃逸光子随深度分布的概率分布情况,当然它同时是波长的函数。如果将某一时刻,耀斑区域中某一空间点总的逃逸光子数目根据各自对应的贡献函数在深度上重新分配,就可以重构出观测客体的三维图像。值得注意的是,它不同于普通光谱方法中利用多条谱线的观测来探索色球耀斑立体结构的思路。 然而,贡献函数的准确性直接影响到三维重构的结果。贡献函数依赖于对应点的大气模型的物理参量。因此,确定每一点的大气模型成了其中关键且重要的一步。我们把耀斑区根据辐射强度的等高线把耀斑分成许多小区,在每个小区中根据线心和偏带观测数据得到“准谱线”,然后通过谱线拟合的方法确定对应的大气模型。从而利用大气模型的参量得到更为准确的贡献函数,然而工作中仍然存在许多近似性和误差。 作者在其导师的指导下,利用美国大熊湖25cm折射望远镜观测的Hα线心到线翼（λ0±1.25）的偏带观测数据,对不同时段的二维的Hα色球耀斑进行了三维重构。我们通过拟合得到了耀斑面上对应点的大气模型,做出了耀斑各个时段的二维温度分布。通过一系列逃逸光子的三维分布和温度的二维分布图像,我们分析了耀斑的演化过程。

论文目录

• 引言
• 第一章 对太阳活动和大气模型的认识
• 第一节 太阳大气和太阳活动简述
• §1.1 太阳结构和太阳大气
• §1.2 太阳活动
• 第二节 大气模型
• §2.1 大气模型的定义
• §2.2 确定大气模型在耀斑三维重构中的重要性
• 第二章 太阳大气模型和贡献函数
• 第一节 太阳大气模型的确立
• §1.1 太阳大气模型的发展
• §1.2 我们对大气模型的工作
• 第二节 贡献函数的产生
• §2.1 谱线形成理论和贡献函数概述
• §2.2 贡献函数的产生
• 第三节 贡献函数的非唯一性问题
• §3.1 探索贡献函数的唯一性问题
• §3.2 小结
• 第三章 色球耀斑逃逸光子的三维重构
• 第一节 耀斑概述及三维重构理论基础
• §1.1 对耀斑的认识
• §1.2 Hα单色光观测
• §1.3 三维重构研究的理论依据
• 第二节 耀斑的逃逸光子的三维重构及温度的二维分布
• §2.1 2002年1月20日色球Hα耀斑爆发事件
• §2.2 耀斑块的提取
• §2.3 谱线拟合确定大气模型
• §2.4 大气物理量对谱线的影响分析
• §2.5 确定耀斑的温度分布和贡献函数
• §2.6 逃逸光子的三维图像和耀斑演化分析
• §2.7 工作中存在的问题和解决方案
• 第三节 一个伴有暗条爆发的耀斑事件的分析
• §3.1 耀斑事件
• §3.2 耀斑块的提取及谱线拟合确定大气模型
• §3.3 逃逸光子的三维结构
• §3.4 耀斑演化分析
• 第四节 问题与展望
• 结束语
• 参考文献
• 致谢