太陽射電爆發
正文
太陽射電的一種急劇變化的過程，發生在與活動區有關的日面局部區域。與寧靜太陽整個表面輻射相比,爆發時的輻射流量可以從百分之幾到幾十萬倍以上，輻射增強的特徵時間從 1秒（如微波脈衝爆發和米波Ⅲ型爆發）到數日之久（如米波噪暴）。太陽射電爆發是1942年發現的。按爆發的頻段分為微波爆發、分米波爆發、米波爆發（包括十米波爆發）。根據射電輻射在太陽大氣中的傳播特性，可以確定各頻段射電爆發來自太陽大氣的不同高度：微波爆發來自色球－日冕過渡層，與耀斑發生區域相銜接；米波爆發則來自日冕層。輻射特徵複雜多樣。用澳大利亞射電日像儀（具有二維高解析度）快速觀測得到的米波爆發圖像，形象地表現出太陽活動由內層經過日冕向行星際空間傳播的生動圖畫。太陽射電爆發對太陽活動現象的研究具有重要意義。
微波爆發 微波波段（波長 0.3～10厘米）的太陽射電爆發，根據輻射強度隨時間變化的特點可分為漸升漸降爆發、脈衝爆發和微波大爆發。漸升漸降爆發變幅較小,通常為幾十個太陽流量單位──1太陽流量單位為10-22瓦/(米2·赫)，即104央,變化緩慢為幾十分鐘，多數人認為這種爆發是日冕活動區中局部升溫引起的。但坎杜用美國國立射電天文台的三面干涉儀發現其中也有顯著的高溫非熱成分(見熱輻射和非熱輻射)，因此，輻射機制尚待探索。脈衝爆發持續時間短（一至數分鐘），變幅大，往往發生於耀斑的閃光階段。微波大爆發在形態上可以看作由若干個脈衝爆發和漸升漸降爆發所組成，總持續時間可達數小時，變幅可達寧靜太陽射電的數十倍以上。脈衝爆發和漸升漸降爆發都具有較寬的頻譜，而微波大爆發頻譜更寬。頻譜特點都是：在某一頻率輻射流量密度最大，兩端逐漸減小。高頻往往可用冪律譜描述，即強度Sv∝ν-α（ν為電波頻率）。
通常認為這兩種爆發是耀斑中加速的非相對論性電子在磁場中的回旋加速輻射。根據回旋加速輻射理論，頻譜指數α與電子能譜指數存在簡單關係。因此,根據峰值頻率和高頻端譜指數可以推斷出有關磁場和粒子加速的有用資料。低頻截止與各種吸收機制有關，也可推斷出發射區的一些有用參數和性質。它們與空間天文的硬X射線觀測、粒子觀測一起,是研究耀斑中粒子加速與輻射過程的重要工具，近年來受到廣泛的注意。目前已有一些高解析度射電望遠鏡用於微波爆發現象的研究。初步結果表明,爆發源具有小於0奞5的精細結構及精細的偏振特徵。
分米波爆發 太陽分米波爆發比較複雜，按照頻譜性質分為如下兩類：一類為分米波連續輻射，其頻帶較寬,形態與微波爆發相似,故認為它是微波爆發在長波端的延伸，它的亮溫度約為106～109K,其輻射源一般處於緩變射電源的位置上。另一類為分米波快漂移爆發，其持續期很短，常成群出現，它的特徵是輻射頻率隨時間發生很快的變化，從高頻漂移到低頻，也有小部分由低頻向高頻漂移，漂移速率很大，通常超過每秒 100兆赫。
米波爆發 太陽米波射電爆發相當複雜，通常根據米波動態頻譜儀記錄到的不同特徵，把米波爆發劃分為五種主要類型。附圖是一個典型的Ⅲ型爆發動態頻譜記錄，即時間-頻率-強度圖，圖中的濃淡表示強度的大小。在給定時刻，爆發所占的頻率範圍就是爆發的頻寬。如果爆發頻率隨時間變化，則稱為頻率漂移。如果爆發頻率從高頻向低頻方向移動，稱為正向漂移，反之，稱為逆向漂移。有時在同一次爆發中，記錄上會出現兩個或更多的分立的頻帶，而且相互之間有著近似整數的比例(1:2，1:3等)關係，這種現象稱為諧波結構。頻寬、頻率漂移、諧波以及運動頻譜中其他一些細節，是目前米波爆發分類的依據。米波爆發有幾種類型：
噪暴（包括增強輻射和Ⅰ型爆發） 是米波段太陽活動的一種很突出的表現。它的持續時間最長，發生的頻次很高，和太陽大黑子群關係密切。單頻觀測得到的噪暴輻射具有如下特徵：①這種輻射包含一系列持續時間很短(幾分之一秒至幾秒)的爆發，這種爆發稱為Ⅰ型爆發。它們迭加在一個穩定或緩變的連續背景之上，這種背景成分稱為連續增強輻射。②輻射是強圓偏振的，Ⅰ型爆發的偏振度及其偏振符號通常與連續增強輻射相同。③輻射來自大黑子群上空日冕的局部區域，這個局部區域稱為米波Ⅰ型源或噪暴活動中心。例如,在146兆赫上Ⅰ型源高度約為光球之上 0.3R嫯（R嫯為太陽半徑）。由於噪暴輻射具有很強的方向性，因此當Ⅰ型源過日面中心時,通常會觀測到輻射增強。④在波長1～30米範圍內，其觀測特徵基本相同。
Ⅱ型爆發 與太陽耀斑有密切關係，幾乎所有Ⅱ型爆發都與耀斑相伴發生。Ⅱ型爆發具有較慢的頻率漂移，因此又稱慢漂移爆發,持續時間約5～10分鐘。大多數Ⅱ型爆發都具有很高的強度,通常超過寧靜太陽輻射100～1,000倍，流量密度可達1,000個太陽流量單位（見射電流量密度）。Ⅱ型爆發頻率慢漂移速率不超過每秒 1兆赫；正向漂移，頻寬較窄，一般只有幾兆赫。Ⅱ型爆發的一個突出特點是具有諧波結構,兩個頻率之比接近1:2。Ⅱ型爆發是非偏振的，或偏振非常微弱。統計研究表明，Ⅱ型爆發與太陽質子事件密切相關，這表明它同高能粒子加速過程有關。近年來從高解析度射電觀測得知，Ⅱ型爆發與通過光學Hα線翼觀測到的耀斑的類波狀擾動是同一過程──激波傳播──的不同表現。Ⅱ型爆發是激波擾動日冕電漿引起的電漿輻射。
Ⅲ型及其變型（U型）爆發 Ⅲ型爆發是一種快速頻率漂移爆發,在100兆赫附近漂移速率約為每秒20兆赫。爆發頻率上限約為600兆赫,下限可延伸到幾十千赫。在活動極大年出現頻繁。爆發流量密度大部分為 4～50太陽流量單位,強的爆發可超過200太陽流量單位。Ⅲ型爆發有時出現諧波結構,諧波與基波頻率之比接近2:1。一般沒有偏振成分。U型爆發是Ⅲ型的一種變型,爆發始於高頻端，向低頻快速漂移,在到達某一頻率轉折點時,反向漂移，並終止於高頻端。漂移速度與Ⅲ型相同。Ⅲ型爆發是高能電子束沿開放磁場由低向高穿越太陽日冕引起的電漿輻射,U型爆發則是這種高能電子束沿日冕內的封閉磁弧運動所激發的輻射。 Ⅳ型爆發 也是某些耀斑伴生的重要射電現象，但與Ⅱ型不同，它不是一種劇變現象，而是屬於連續輻射類型，即在很寬頻帶上比較持久的均勻輻射。輻射強度隨時間作緩慢變化。一個發展完全的Ⅳ型爆發，幾乎可以完全覆蓋地面可觀測的全部射電頻率範圍。因此，Ⅳ型並不是米波所特有的類型。它通常發生在大耀斑之後，持續時間從幾十分鐘到2小時。在米波段,它通常在Ⅱ型爆發之後（平均約遲 10分鐘）發生。爆發源較大(8┡～12┡)，以每秒鐘幾百至幾千公里的速度向外運動，到達相當高的高度(≥5R嫯)後緩慢降落。Ⅳ型爆發很強,源的亮溫度可達1010～1012K,有部分圓偏振。Ⅳ型爆發是高能電子在磁場中迴轉而發出的輻射，即同步加速輻射。
V 型爆發 與某些Ⅲ型爆發相伴發生的連續輻射。輻射頻帶較寬，強度較大（在150兆赫上，強度可達108央），持續時間較短（0.5～5分鐘）。一般只發生在低頻（＜150兆赫）範圍內。大約10%的Ⅲ型爆發伴隨有Ⅴ型爆發。有關爆發頻譜特徵見太陽射電附圖。
參考書目
V.V.日列茲尼亞科夫著，王綬琯等譯：《太陽射電輻射理論》,科學出版社,北京,1973。(V.V.Zheleznyakov,Radio Emission of the Sun and Planets, Pergamon Press,Oxford,1970.)
