太阳耀斑的温度有助于了解太阳等离子体的性质

太阳的自转会产生磁场的变化，每11年左右完全翻转一次，引发一个激烈的活动阶段。太阳耀斑 - 来自太阳表面的巨大喷发，持续数分钟或数小时 - 发出强烈的粒子爆发和高水平的电磁辐射。太阳耀斑期间的能量释放加热色球，导致该区域存在的氢原子几乎完全电离。

色球是一层薄薄的等离子体，位于太阳可见表面(光球)上方和日冕(太阳高层大气)下方至少2公里处。等离子体非常致密，氢以非常高的速率重新组合，导致电离和氢复合的重复过程，在紫外线波段产生一种特征类型的辐射发射，称为莱曼连续体(LyC)，以纪念美国物理学家西奥多·莱曼四世(000-1874)。

理论描述表明，LyC的“色温”可能与产生耀斑的等离子体的温度有关，因此色温可用于确定太阳风暴期间的等离子体温度。

一项新的研究模拟了数十种不同太阳耀斑的发射，并证实了LyC的色温与耀斑爆发区域的等离子体温度之间的联系。它还证实了局部热力学平衡发生在LyC中的等离子体和光子之间的区域。关于这项研究的文章发表在《天体物理学杂志》上。

这篇文章的倒数第二位作者是巴西圣保罗州麦肯齐长老会大学工程学院(EE-UPM)的教授保罗·何塞·德·阿吉亚尔·西蒙斯。“我们表明，在太阳耀斑期间，LyC的强度显着增加，对莱曼光谱的分析确实可用于诊断等离子体，”Simões说，他也是麦肯齐射电天文学和天体物理学中心(CRAAM)的研究员。

模拟证实了阿根廷天文学家马科斯·马查多(Marcos Machado)在太阳动力学实验室获得的一项重要结果，该结果表明，在安静时期在9，000开尔文(K)左右的色温在耀斑期间上升到12，000-16，000 K。

他报告这一结果的文章，西蒙斯也是该文章的合著者，是马查多发表的最后一篇文章。作为世界知名的太阳专家，他于2018年去世，当时这篇文章正在接受同行评审。

太阳动力学

在这里，值得回顾一下关于太阳结构和动力学的一些知识。为地球提供光和热的巨大能量主要是通过在恒星深处发生的核聚变过程中将氢转化为氦产生的。这个广阔的区域无法直接观察到，因为光线不会穿过太阳的“表面”，实际上是光球。

“我们可以直接观察地表以上的区域。第一层延伸到约500公里的高度，是光球，温度约为5，800 K。这就是我们看到太阳黑子的地方，在太阳产生的磁场抑制对流并保持等离子体相对凉爽的地方，产生这些我们称之为太阳黑子的较暗区域，“Simões解释说。

在光球上方，色球延伸了约2，000公里。 “这一层的温度更高，超过10，000 K，等离子体密度较小。由于这些特性，氢原子被部分电离，保持质子和电子分离，“他说。

在色球顶部的薄过渡层中，温度急剧上升到1万K以上，等离子体密度下降许多数量级。从色球到日冕的通道中的这种突然加热是一种违反直觉的现象;随着与源的距离增加，预计温度会下降是合理的。

“我们还没有解释。太阳物理学家提出了各种建议，但没有一个被社区毫无保留地接受，“西蒙斯说。

日冕向行星际介质延伸，没有明确的过渡区域。太阳的磁场对日冕产生强烈的影响，构建等离子体，特别是在紫外线图像中易于识别的活动区域。太阳耀斑发生在这些活跃区域。

“在这些太阳风暴中，日冕磁场中积累的能量突然释放，加热等离子体并加速粒子。质量较小的电子可以加速到光速的30%。其中一些沿着磁力线行进的粒子被喷射到行星际介质中。其他人则朝着相反的方向发展，从日冕到色球，在那里它们与高密度等离子体碰撞并将其能量转移到介质上。这种多余的能量加热局部等离子体，导致原子电离。电离和重组的动力学产生了莱曼连续体，“Simoes说。

太阳活动的峰值大约每11年发生一次。在剧烈活动期间，对地球的影响是巨大的，包括更多的北极光显示，无线电通信中断，闪烁对GPS信号的影响增强，以及对卫星阻力的增加，降低它们的速度，从而降低它们的轨道高度。这些现象和近地行星际介质的物理特性被称为空间天气。

“除了它们提供的基本知识外，对太阳耀斑物理学的研究也提高了我们预测空间天气的能力。这些研究用两条腿走路：直接观察和基于计算模型的模拟。电磁波谱不同波段的观测数据使我们能够更好地了解太阳耀斑的演化以及这些事件中涉及的等离子体的物理性质。计算模型，例如我们研究中使用的模型，用于测试假设并验证对观察结果的解释，因为它们使我们能够获得无法通过观察数据分析直接获得的数量，“Simões说。

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