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多支II型射电暴的源区研究
录入者:  |  时间:2017-11-14 15:51:54  |  作者:吕茂水;陈耀  |  浏览次数:

II型射电暴是太阳射电暴的一种(太阳射电暴一般分为五种类型,I-V型),在动态频谱图上表现为从高频到低频缓慢漂移的窄带结构。一般认为,II型射电暴是由日冕激波加速的电子激发的等离子体辐射,被看作是日冕激波的最佳示踪器。因此,相关研究在日冕参数诊断和空间灾害天气预报等方面具有重要意义。很多时候,II型射电暴包含频率比约为2的两条,即基谐频结构;有时候,基谐频又各自分裂为频率非常接近且特征很相似的两条,这种现象被称为频带分裂。

多支II型射电暴是II型射电暴的一种表现形式,它指的是具有多支结构的II型射电暴。这里“支”的意思应该这样理解:如果有几条(最少可为一条)II型射电暴窄带结构,可以完全归类为其中某条的基(谐)频或其基(谐)频的频带分裂,那么这几条窄带就被称为一支。对于多支II型射电暴,不同支的起始时间差异一般限定在10分钟以内。多支II型射电暴的不同支应该来自不同源区,并且其具体产生机制也可能不同。关于不同支的起源,现在还存在很大争议,目前主要的观点可以分为两类:不同驱动源和同一驱动源。前一种观点认为不同支分别来源于一次爆发过程中的爆震波(由耀斑驱动)和激波(由CME驱动),或来源于相邻爆发过程的不同激波;后一种观点认为不同支来源于同一激波面的不同位置。

关于多支II型射电暴的起源,之前的报道(包括统计研究和事例研究)大都缺乏成像数据,特别是射电源区的直接成像观测和高分辨率的EUV数据,这大大降低了相关结论的可靠性,甚至有些结论是相互矛盾的。最近,冯士伟等人(2015)利用射电成像数据和高分辨率的EUV数据对一个多支II型射电暴事件进行了研究。他们的结论是,三支II型射电暴起源于同一激波面的不同位置,这与上面提到的后一种观点相符。Zimovets和Sadykov(2015)分析了同一事件,并得到了类似的结论。显然,为了解决多支II型射电暴的源区问题,应该进行更多类似的事例研究。在本项工作中,我们利用NRH的射电成像数据和SDO/AIA的高质量EUV数据,并结合其他一些观测数据,对一个多支II型射电暴事件的源区进行了研究。

图1是这个II型射电暴事件的动态频谱图,图中叠加了GOES曲线和NRH的射电流量曲线。此事件共包括十几条窄带,并且具有明显的基谐频和频带分裂结构。根据各带频漂的特征,可以把这些窄带分为三段(A,B,C)。为了方便讨论,对其中8条进行了编号(注:A1F表示A1的基频带)。B1和B2,C1和C2都是频带分裂结构。根据前面对“多支”的解释,该事件可能包括4支或5支II型射电暴。支数的不确定是因为基于现有数据很难判断A2和A3是否是频带分裂结构。

图1

图2给出了图1中不同窄带的射电成像图。红十字表示A1在327MHz的源区的中心(见图2(a))。左下角的白色椭圆表示NRH的波束宽度(反映了空间分辨率的大小)。图中最值得注意的现象是:A段源是单源结构,而B段和C段源是双源结构(左下的“SE”源和右上的“NW”源)。我们注意到B段的SE源和A段源在位置上很接近,因此,我们猜测SE源可能是A段源的继续,而NW源是新产生的。从图2可以对比同一窄带不同时间的源之间、同一段中不同窄带的源之间和不同段的源之间的相对位置关系。我们发现,同一段中的各源位置大致相同,这应该与NRH空间分辨率较低和同一段各源的频率差异较小有关。但是由A段到C段,源的位置有明显往外传播的趋势。另外,对于A段来说,A2和A3的源重叠在一起,并与A1的源有所偏离,这反映出A2和A3可能有某种更加“密切”的关系,比如它们可能对应于频带分裂的两条。

图2

为了解释不同支的起源,我们将各支的源叠加到了几乎同时观测到的AIA的EUV图上(图3)。由于同一段内各源位置基本一致,我们选取B1在某时刻的源来代表B段源。A1或A2源都可以代表A段源,同时选取二者,是为了体现它们位置上的些许差异,这在前面曾提到过。图中的弓形虚线,代表的是EUV波(在该研究中被证明是激波)位置,它是由观测到的EUV波面推算得到的。从图中可以看到,A段源和双源结构中的SE源大致位于接近激波面鼻端的同一区域,这即揭示了二者在激波面的位置,也证明了前文中关于二者关系的猜测,即SE源是A段源的继续。而NW源的位置与激波面和微小冕流状结构(mini-streamer like structure)相互作用的区域非常一致(如图3(c)中黑色箭头所示),这表明NW源应该来自激波与微小冕流状结构的相互作用。

图3

我们还讨论了与源区相关的一些其他问题。

本项研究工作由山东大学(威海)、中国科学院和中国石油大学(华东)等单位共同完成,研究结果已被Solar Physics接收,将于近期发表。论文作者感谢国家自然科学基金的资助。(Sources of a Multi-lane Type-II Solar Radio Burst on 5 November 2014, Maoshui Lv, Yao Chen, Chuanyang Li, Ivan Zimovets, Guohui Du, Bing Wang, Shiwei Feng, Suli Ma.)

 

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