太阳白光耀斑的辐射动力学模拟

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太阳白光耀斑是太阳耀斑中较为特殊的一类,主要表现为可见光连续谱辐射的增强。耀斑作为太阳大气中一种剧烈的爆发和能量释放过程,对人类日常工作生活和空间活动都有着不可忽视的影响。而一般认为,白光耀斑属于太阳耀斑中最高能的一类。因此,研究白光耀斑与我们的现在与未来息息相关。同时,对白光耀斑的研究本身也具有极强的科学意义。现有的耀斑理论模型在解释白光耀斑的观测结果时仍然存在不少问题与争议。而白光耀斑作为一种特殊的太阳耀斑,对它的研究可能会揭示耀斑普遍与特殊层面的问题。近年来,随着观测技术与仪器的进展,白光耀斑的观测尤其是光谱观测资料不断得到积累,这极大的推动了白光耀斑的研究进程。但由于其本身的特殊性和观测手段与条件的限制,仅仅通过观测来进行研究是远远不够的。于是,数值模拟的研究方式便成为对观测的强有力补充,并与观测研究相辅相成。本论文的主要目的是通过辐射动力学模拟程序RADYN模拟计算白光耀斑时部分谱线与连续谱发射的变化,研究耀斑大气对加热(非热电子束)的响应。论文的主要内容如下:第一章简要介绍了太阳耀斑,尤其是白光耀斑的基础知识。对白光耀斑的研究背景、研究意义,特别是针对应用数值模拟开展的研究进行了详细的介绍。同时也介绍了本文的研究重点——白光耀斑的光谱特征以及所利用的谱线。第二章主要对辐射动力学模拟的概念与计算程序RADYN进行了简要的叙述。同时也介绍了用于部分频率再分配假设下的谱线计算程序RH,以及模拟中的参数配置情况。第三章中我们以非热电子束作为耀斑的加热源,在不同初始大气和非热电子束参数的情形下,对20组不同参数组合的模拟事例进行了计算,描述并分析了连续谱的两个波段3600A和4250A,以及氢原子的两条谱线Lyα和Hα的辐射和谱线轮廓对加热的响应。模拟表明非热电子束可以在所研究的各个波段产生辐射的增强,并且会影响巴尔末跳变。更高流量的非热电子束会产生更强烈的发射。能谱较硬的非热电子束和黑子半影大气作为初始大气会导致连续谱3600 A和4250 A以及Hα辐射更加显著的增强。对于Lyα谱线,能谱较软的非热电子束和宁静太阳初始大气更有利于其发射的增强。不同于其他三个波段,在加热开始时,Lyα谱线积分强度变化曲线中,并没有先变暗后增亮的现象,并且达到强度峰值的时间也比其他三个波段早一些,基本与非热电子束的加热函数的峰值时刻一致。第四章主要对本论文的模拟结果进行了总结,并对本文论文的创新点和有待改进之处进行了说明。
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