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耀斑环物理 [黄光力 著] 2015年版
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资料介绍
耀斑环物理
作者： 黄光力 著
出版时间： 2015年版
内容简介
耀斑是太阳磁场能量释放的重要方式之一，属于太阳物理基础研究和空间天气国家需求研究的前沿. 近年来系列空间卫星和大型地面设备使耀斑环状位形的细节得以分辨，极度加深了人们对耀斑物理过程的理解. 《耀斑环物理》作者近年来基于射电、X射线等多波段数据分析，结合相关的辐射机制及电子传输理论的研究，在耀斑环亮度、偏振、频谱的时空演化，磁场和非热电子等参数的诊断，耀斑环整体行为等方面进行了系列的研究. 《耀斑环物理》着重介绍了上述以耀斑环为基本单元的观测和理论研究的最新进展，将有助于我国太阳物理工作者了解该领域的研究动态；为了方便初入门的研究者阅读此书，适当增加了射电、X射线辐射基础理论的篇幅.
目录
引言1
参考文献5
第1章太阳耀斑环中的微波辐射理论12
1.1微波辐射的观测特征12
1.1.1微波辐射的强度、频谱和偏振13
1.1.2关于辐射转移14
1.1.3热和非热辐射15
1.2回旋同步辐射15
1.2.1发射和吸收系数16
1.2.2回旋同步辐射谱的形成18
1.2.3磁场强度的影响19
1.2.4高等离子体密度的影响：Razin效应20
1.2.5Razin效应和电子幂律谱指数22
1.2.6爆发衰变相后期的等离子体密度增大24
1.3电子投射角的各向异性31
1.3.1数值模拟32
1.3.2sinw型投射角分布32
1.3.3高斯分布的损失锥35
1.3.4投射角分布形态的影响-束流类分布39
1.3.5讨论44
1.4电子在耀斑环中的传输及其对回旋同步辐射的影响45
1.4.1对于特定的电子分布的射电响应47
1.4.2结论48
1.5其他参数对回旋同步辐射的影响49
参考文献54
第2章耀斑环中微波辐射的观测和解释58
2.1没有空间分辨率的观测研究58
2.1.1太阳厘米-毫米波段射电爆发谱变平和耀斑环高能电子的动力学58
2.1.2太阳微波爆发中的峰值频率的动力学：自吸收和Razin效应68
2.1.3光学薄辐射、耀斑幂律分布和耀斑发生率91
2.2微波辐射的亮度沿耀斑环的分布96
2.2.1在延展的太阳耀斑环顶部的非热微波辐射源96
2.2.2微波辐射的环状结构不同部位的时间延迟分析99
2.2.3不同频率微波辐射的时间延迟100
2.2.4耀斑环微波亮度的重新分布100
2.2.5观测与现有模型预期的比较102
2.2.6高能电子在耀斑环中的分布103
2.2.7电子和微波的空间分布演化105
2.2.8对粒子加速、投射和运动的约束106
2.3耀斑环中微波亮度分布的统计研究107
2.3.1环顶和环足微波亮度的比较107
2.3.2耀斑环微波亮度和其他参数的关系109
2.3.3耀斑环足点微波亮度的不对称性111
2.4耀斑环中微波辐射的频谱性质121
2.4.1频谱斜率沿耀斑环的分布122
2.4.2耀斑环顶部和足部微波光学薄谱指数的统计关系127
2.4.3硬软硬——新的微波谱指数演化特征128
2.4.4辐射谱演化对频率的依赖性130
2.4.5微波辐射谱在耀斑环不同位置的演化133
2.5耀斑环中的射电偏振的分布演化136
2.5.1环顶和环足偏振极性和强度的比较137
2.5.2环顶和环足偏振和其他物理量的关系138
2.5.3环足偏振度和磁场强度的关系139
2.5.4环顶和环足偏振随时间的变化140
2.5.5线性模转换和偏振反转144
2.5.6本征模的确定149
2.5.7结论150
参考文献151
第3章太阳耀斑环中的X射线辐射理论160
3.1厚靶和薄靶模型161
3.1.1概述161
3.1.2薄靶模型161
3.1.3厚靶模型165
3.1.4两种模型的关系167
3.1.5低能截止对电子能谱指数和光子谱指数的影响169
3.2电子在耀斑环中的传输及其对X射线辐射的影响171
3.2.1概述171
3.2.2磁镜和损失锥分布171
3.2.3损失锥分布的形成174
3.2.4结论178
3.3耀斑环中的硬X射线亮度的空间分布178
3.3.1高能电子空间分布的数值模拟179
3.3.2硬X射线和GAMMA射线空间分布的模拟结果180
3.3.3结论184
参考文献184
第4章耀斑环中X射线辐射的观测和解释187
4.1概述187
4.2耀斑环顶部和足点的硬X射线辐射的亮度分布188
4.3耀斑环顶部和足点的硬X射线辐射谱指数189
4.4硬软硬——新的硬X射线谱指数演化特征191
4.5硬X射线谱指数演化特征对能量的依赖性193
4.6硬X射线谱指数在耀斑环不同位置的演化197
4.7硬X射线足点源亮度的不对称性200
参考文献202
第5章用微波和硬X射线观测诊断耀斑环物理参数206
5.1概述206
5.2日冕磁场和非热电子密度的诊断207
5.2.1诊断方法207
5.2.2日冕磁场和电子密度的时间演化215
5.2.3日冕磁场和电子密度在日面的二维分布217
5.2.4日冕磁场的横向分量在磁中性区的突变218
5.2.5日冕磁场的纵向分量和横向分量的比较219
5.2.6磁场诊断与观测参数的关系223
5.2.7与光球磁场外推结果的比较223
5.2.8小结和展望226
5.3非热电子低能截止和谱指数的诊断227
5.3.1低能截止的意义和争论227
5.3.2不同时刻的辐射谱的交点228
5.3.3辐射强度比值或谱指数与低能截止的关系231
5.3.4低能截止和康普顿散射对X射线谱的低能段变平的联合影响232
5.3.5两种方法近似求解微波和X射线辐射对应的低能截止233
5.3.6严格求解硬X射线和微波辐射对应的低能截止和电子谱指数237
5.3.7讨论和小结242
5.4耀斑环中非热电子投射角的诊断243
5.4.1概述243
5.4.2冕环磁镜比的诊断244
5.4.3初始投射角的诊断246
5.4.4结论246
5.5太阳耀斑微波和硬X射线谱演化的联合分析——电子能谱动力学演化的证据246
5.5.1概述246
5.5.2微波和硬X射线谱演化的理论预期247
5.5.3观测数据分析248
5.5.4微波源电子谱指数演化的理论模拟249
5.5.5结论251
5.6加速区位置和加速电子投射角分布的诊断251
5.6.1概述251
5.6.2观测252
5.6.3亮温度的演化255
5.6.4讨论259
5.6.5结论264
5.7太阳耀斑中微波和X射线辐射反演的非热电子谱指数265
5.7.1概述265
5.7.2太阳耀斑中微波和X射线辐射的非热谱指数的对比267
5.7.3总结272
参考文献272
第6章耀斑环的整体不稳定行为280
6.1多波段观测揭示的耀斑环整体行为280
6.1.1耀斑环在膨胀之前的收缩280
6.1.2剪切磁场的能量减少283
6.1.3对低层大气的作用285
6.1.4之形磁流管和耀斑环结构286
6.2失败的暗条爆发289
6.3耀斑环的脉动和振荡292
6.3.1引言292
6.3.2观测292
6.3.3耀斑前相的和极紫外在活动区10798的形态特征294
6.3.4耀斑的射电、光学和硬X射线图像295
6.3.5时变曲线298
6.3.6空间特征参量的演化300
6.3.7足点和环顶的变化轨迹303
6.3.8讨论303
6.3.9结论308
6.4准周期振荡中的重复率和爆发流量的关系309
6.4.1概述309
6.4.2数据处理310
6.4.3各种统计关系对频率的变化311
6.4.4讨论312
6.5X射线源沿耀斑环的运动313
6.5.1概述313
6.5.2X射线源在耀斑环中的运动314
6.5.3总结318
6.6耀斑环的相互作用319
6.6.1相互作用的典型事例320
6.6.2相互作用的统计证据332
6.6.3结论335
参考文献335
结语344
索引345
彩图
作者： 黄光力 著
出版时间： 2015年版
内容简介
耀斑是太阳磁场能量释放的重要方式之一，属于太阳物理基础研究和空间天气国家需求研究的前沿. 近年来系列空间卫星和大型地面设备使耀斑环状位形的细节得以分辨，极度加深了人们对耀斑物理过程的理解. 《耀斑环物理》作者近年来基于射电、X射线等多波段数据分析，结合相关的辐射机制及电子传输理论的研究，在耀斑环亮度、偏振、频谱的时空演化，磁场和非热电子等参数的诊断，耀斑环整体行为等方面进行了系列的研究. 《耀斑环物理》着重介绍了上述以耀斑环为基本单元的观测和理论研究的最新进展，将有助于我国太阳物理工作者了解该领域的研究动态；为了方便初入门的研究者阅读此书，适当增加了射电、X射线辐射基础理论的篇幅.
目录
引言1
参考文献5
第1章太阳耀斑环中的微波辐射理论12
1.1微波辐射的观测特征12
1.1.1微波辐射的强度、频谱和偏振13
1.1.2关于辐射转移14
1.1.3热和非热辐射15
1.2回旋同步辐射15
1.2.1发射和吸收系数16
1.2.2回旋同步辐射谱的形成18
1.2.3磁场强度的影响19
1.2.4高等离子体密度的影响：Razin效应20
1.2.5Razin效应和电子幂律谱指数22
1.2.6爆发衰变相后期的等离子体密度增大24
1.3电子投射角的各向异性31
1.3.1数值模拟32
1.3.2sinw型投射角分布32
1.3.3高斯分布的损失锥35
1.3.4投射角分布形态的影响-束流类分布39
1.3.5讨论44
1.4电子在耀斑环中的传输及其对回旋同步辐射的影响45
1.4.1对于特定的电子分布的射电响应47
1.4.2结论48
1.5其他参数对回旋同步辐射的影响49
参考文献54
第2章耀斑环中微波辐射的观测和解释58
2.1没有空间分辨率的观测研究58
2.1.1太阳厘米-毫米波段射电爆发谱变平和耀斑环高能电子的动力学58
2.1.2太阳微波爆发中的峰值频率的动力学：自吸收和Razin效应68
2.1.3光学薄辐射、耀斑幂律分布和耀斑发生率91
2.2微波辐射的亮度沿耀斑环的分布96
2.2.1在延展的太阳耀斑环顶部的非热微波辐射源96
2.2.2微波辐射的环状结构不同部位的时间延迟分析99
2.2.3不同频率微波辐射的时间延迟100
2.2.4耀斑环微波亮度的重新分布100
2.2.5观测与现有模型预期的比较102
2.2.6高能电子在耀斑环中的分布103
2.2.7电子和微波的空间分布演化105
2.2.8对粒子加速、投射和运动的约束106
2.3耀斑环中微波亮度分布的统计研究107
2.3.1环顶和环足微波亮度的比较107
2.3.2耀斑环微波亮度和其他参数的关系109
2.3.3耀斑环足点微波亮度的不对称性111
2.4耀斑环中微波辐射的频谱性质121
2.4.1频谱斜率沿耀斑环的分布122
2.4.2耀斑环顶部和足部微波光学薄谱指数的统计关系127
2.4.3硬软硬——新的微波谱指数演化特征128
2.4.4辐射谱演化对频率的依赖性130
2.4.5微波辐射谱在耀斑环不同位置的演化133
2.5耀斑环中的射电偏振的分布演化136
2.5.1环顶和环足偏振极性和强度的比较137
2.5.2环顶和环足偏振和其他物理量的关系138
2.5.3环足偏振度和磁场强度的关系139
2.5.4环顶和环足偏振随时间的变化140
2.5.5线性模转换和偏振反转144
2.5.6本征模的确定149
2.5.7结论150
参考文献151
第3章太阳耀斑环中的X射线辐射理论160
3.1厚靶和薄靶模型161
3.1.1概述161
3.1.2薄靶模型161
3.1.3厚靶模型165
3.1.4两种模型的关系167
3.1.5低能截止对电子能谱指数和光子谱指数的影响169
3.2电子在耀斑环中的传输及其对X射线辐射的影响171
3.2.1概述171
3.2.2磁镜和损失锥分布171
3.2.3损失锥分布的形成174
3.2.4结论178
3.3耀斑环中的硬X射线亮度的空间分布178
3.3.1高能电子空间分布的数值模拟179
3.3.2硬X射线和GAMMA射线空间分布的模拟结果180
3.3.3结论184
参考文献184
第4章耀斑环中X射线辐射的观测和解释187
4.1概述187
4.2耀斑环顶部和足点的硬X射线辐射的亮度分布188
4.3耀斑环顶部和足点的硬X射线辐射谱指数189
4.4硬软硬——新的硬X射线谱指数演化特征191
4.5硬X射线谱指数演化特征对能量的依赖性193
4.6硬X射线谱指数在耀斑环不同位置的演化197
4.7硬X射线足点源亮度的不对称性200
参考文献202
第5章用微波和硬X射线观测诊断耀斑环物理参数206
5.1概述206
5.2日冕磁场和非热电子密度的诊断207
5.2.1诊断方法207
5.2.2日冕磁场和电子密度的时间演化215
5.2.3日冕磁场和电子密度在日面的二维分布217
5.2.4日冕磁场的横向分量在磁中性区的突变218
5.2.5日冕磁场的纵向分量和横向分量的比较219
5.2.6磁场诊断与观测参数的关系223
5.2.7与光球磁场外推结果的比较223
5.2.8小结和展望226
5.3非热电子低能截止和谱指数的诊断227
5.3.1低能截止的意义和争论227
5.3.2不同时刻的辐射谱的交点228
5.3.3辐射强度比值或谱指数与低能截止的关系231
5.3.4低能截止和康普顿散射对X射线谱的低能段变平的联合影响232
5.3.5两种方法近似求解微波和X射线辐射对应的低能截止233
5.3.6严格求解硬X射线和微波辐射对应的低能截止和电子谱指数237
5.3.7讨论和小结242
5.4耀斑环中非热电子投射角的诊断243
5.4.1概述243
5.4.2冕环磁镜比的诊断244
5.4.3初始投射角的诊断246
5.4.4结论246
5.5太阳耀斑微波和硬X射线谱演化的联合分析——电子能谱动力学演化的证据246
5.5.1概述246
5.5.2微波和硬X射线谱演化的理论预期247
5.5.3观测数据分析248
5.5.4微波源电子谱指数演化的理论模拟249
5.5.5结论251
5.6加速区位置和加速电子投射角分布的诊断251
5.6.1概述251
5.6.2观测252
5.6.3亮温度的演化255
5.6.4讨论259
5.6.5结论264
5.7太阳耀斑中微波和X射线辐射反演的非热电子谱指数265
5.7.1概述265
5.7.2太阳耀斑中微波和X射线辐射的非热谱指数的对比267
5.7.3总结272
参考文献272
第6章耀斑环的整体不稳定行为280
6.1多波段观测揭示的耀斑环整体行为280
6.1.1耀斑环在膨胀之前的收缩280
6.1.2剪切磁场的能量减少283
6.1.3对低层大气的作用285
6.1.4之形磁流管和耀斑环结构286
6.2失败的暗条爆发289
6.3耀斑环的脉动和振荡292
6.3.1引言292
6.3.2观测292
6.3.3耀斑前相的和极紫外在活动区10798的形态特征294
6.3.4耀斑的射电、光学和硬X射线图像295
6.3.5时变曲线298
6.3.6空间特征参量的演化300
6.3.7足点和环顶的变化轨迹303
6.3.8讨论303
6.3.9结论308
6.4准周期振荡中的重复率和爆发流量的关系309
6.4.1概述309
6.4.2数据处理310
6.4.3各种统计关系对频率的变化311
6.4.4讨论312
6.5X射线源沿耀斑环的运动313
6.5.1概述313
6.5.2X射线源在耀斑环中的运动314
6.5.3总结318
6.6耀斑环的相互作用319
6.6.1相互作用的典型事例320
6.6.2相互作用的统计证据332
6.6.3结论335
参考文献335
结语344
索引345
彩图
