復(fù)雜型爆發(fā)事件的特征*

劉玉英，傅其駿，譚程明

(中國科學(xué)院太陽活動重點實驗室 (國家天文臺))，北京 100012)

1 事件分析

1.1 2003年3月18日事件

這是一個多峰復(fù)雜型結(jié)構(gòu)爆發(fā)(圖1)，在3個頻率上爆發(fā)峰值時間和輻射流量(均在第3個峰)分別為05∶59∶56 UT，30 sfu;05∶59∶56 UT，40 sfu;05∶59∶53 UT，50 sfu(表1)。高頻先達到極大，另兩個頻率在3 s后同時達到極大。對應(yīng)有M2.5/1B級耀斑，位置為S15W46，開始時間為0552 UT，極大時間0600 UT，0602 UT結(jié)束。爆發(fā)在1.10 ～1.82 GHz和5.2 ～7.6 GHz頻率范圍第2個峰的上升段和下降段出現(xiàn)精細結(jié)構(gòu)。

在1.10 ～1.82 GHz和 1.36 ～1.80 GHz頻率范圍左旋出現(xiàn)一群纖維結(jié)構(gòu)(圖2)，右旋幾乎沒有顯示，是明顯的強左旋偏振。時間范圍:05∶58∶49～05∶58∶55 UT，05∶58∶55～05∶59∶01 UT，持續(xù)均為6 s。這個現(xiàn)象出現(xiàn)在整個事件的第2個峰的上升段、極大及下降段。

圖1 2003年3月18日事件在1.42 GHz、2.84 GHz、5.7 GHz(3個單頻)頻率的時變曲線Fig.1 The light curves at 1.42GHz，2.84GHz，and 5.7GHz of the event of March 18，2003

在1.10～1.46 GHz和5.20～7.6 GHz頻率范圍，隨后的05∶59∶50～05∶59∶56 UT 出現(xiàn)一寬帶III爆發(fā)群(圖3)，持續(xù)4 s，而2.6～3.8 GHz沒有看到這些現(xiàn)象。III型爆出現(xiàn)在第2個峰的下降段。從圖3上看到整群結(jié)構(gòu)從低頻往高頻有頻率漂移。圖4是圖3中的局部放大。

1.2 2005年8月28日事件

這個爆發(fā)在2.84 GHz和5.70 GHz頻段是多峰結(jié)構(gòu)的復(fù)雜型事件(圖5)，整個爆發(fā)有11個較明顯的峰，1.20 GHz多峰結(jié)構(gòu)不明顯［1］，爆發(fā)峰值時刻1.20 GHz在10∶20∶17 UT，2.84 GHz在10∶20∶13 UT，5.70 GHz在10∶20∶02 UT。圖5左為整個頻段的頻譜圖。從低頻到高頻端峰值時刻依次超前4 s和11 s。事件與一個M1.6/SF級耀斑共生，并有日冕物質(zhì)拋射產(chǎn)生。對應(yīng)耀斑開始時間10∶17 UT，極大時間為10∶28 UT，結(jié)束為10∶37 UT。

表1 2003年3月18日爆發(fā)事件參數(shù)Table 1 The parameters of the burst event of March 18，2003

圖2 2003年3月18日事件中的纖維(Fiber)精細結(jié)構(gòu)Fig.2 The fiber structure of the event of March 18，2003

從圖6的頻譜圖看這是一個準(zhǔn)周期振蕩，振蕩周期的平均值約44 s，高頻振蕩強，越往低頻振蕩逐漸減弱。計算了2.6～3.76 GHz頻段頻率漂移在幾百MHz/s到兩千MHz/s左右，5.2～7.58 GHz頻段頻率漂移則在幾百MHz/s到三千MHz/s左右，比2.6 ～3.8 GHz頻漂要快。從2.6 ～7.58 GHz頻段的平均頻率漂移約在2 500 MHz/s左右。

這個事件與日本國立天文臺的學(xué)者［2］分析研究的2004年7月31日的頻譜事件的準(zhǔn)周期振蕩是一樣的(圖7)。

圖3 2003年3月18日事件中的III型爆發(fā)群Fig.3 The group of type III bursts of March 18，2003 in the 1.10 －1.52GHz and 5.2 －7.6GHz ranges

2 結(jié)論

從45C復(fù)雜型雙峰及多峰結(jié)構(gòu)爆發(fā)的統(tǒng)計結(jié)果看有以下幾種情況:在3個波段上雙峰或多峰爆發(fā)的峰值一一對應(yīng)，但極大峰值時間不在同一時刻，高頻超前先達到流量極大;雙峰一一對應(yīng)，但峰值時間不在同一時刻，高頻遲后達到流量極大;多峰結(jié)構(gòu)的復(fù)雜型事件，高頻端爆發(fā)的峰值時間超前低頻端爆發(fā)的峰值時間，爆發(fā)輻射流量極大在前一個峰;從形態(tài)上看3個頻段上雙峰結(jié)構(gòu)是類似的，但在一個頻率上兩個峰整個超前其他兩個頻率。一個頻率峰值在第2個峰，而其他兩個頻率的峰值在第一個峰……等等。

圖4 圖3中III型爆發(fā)群局部的放大Fig.4 An enlargement of a part of the group of type III bursts in Fig.3

圖5 2005年8月28日事件在1.42 GHz、2.84 GHz、5.7 GHz(3個單頻)和多頻率的時變曲線Fig.5 The light curves at 1.42GHz，2.84GHz，and 5.7GHz of the event of August28，2005 and those within the2.6 －3.72GHz，and 5.2 －7.58GHz ranges

圖6 2005年8月28日0.6～7.6 GHz頻段頻譜圖Fig.6 Dynamic spectrogram for0.6 －7.6GHz of the event of August28，2005

圖7 2004年7月13日事件的頻譜圖Fig.7 Dynamic spectrogram of the event of July 13，2004

復(fù)雜型爆發(fā)各波段時變曲線上各峰值之間的復(fù)雜關(guān)系表明，由各個峰代表的各個小爆發(fā)很可能是發(fā)生在爆發(fā)源區(qū)中有不同環(huán)境參數(shù)的不同小區(qū)域中，因而有不同的頻譜，只有高空間分辨率的觀測，才能分辨它們的源區(qū)結(jié)構(gòu)。

復(fù)雜型爆發(fā)的一個顯著特征是經(jīng)常存在準(zhǔn)周期脈動(Quasi-Periodic Pulsations，QPP)的現(xiàn)象，在太陽耀斑的射電、光學(xué)、X射線輻射中的準(zhǔn)周期脈動現(xiàn)象出現(xiàn)已被發(fā)現(xiàn)有很長時間了［3－5］，準(zhǔn)周期脈動的周期從幾十毫秒到若干分鐘。十分不同周期的準(zhǔn)周期脈動可能由不同的物理機制產(chǎn)生，較長周期的準(zhǔn)周期脈動(大于若干秒，如本文的事件)可能由冕環(huán)的MHD振蕩產(chǎn)生，如文［6］中所述:耀斑脈沖相產(chǎn)生的高能電子束向下運動沖擊磁環(huán)根部，產(chǎn)生爆發(fā)中的等離子體蒸發(fā)向上的沖擊而產(chǎn)生磁環(huán)的振蕩。本文同時測出了單個脈動的頻漂率，一般認(rèn)為振蕩的頻漂率大于III型爆發(fā)頻漂率一個量級以上，因而有可能是準(zhǔn)周期性的III型爆發(fā)，其可能原因為高能電子準(zhǔn)周期性的加速，因而這一現(xiàn)象值得進一步的分析研究。

［1］Fu Qijun，Ji Huirong，Qin Zhihai，et al.A New Solar Broadband Radio Spectrometer(SBRS)in China ［J］.Solar Physics，2004，222(1):167 －173.

［2］Hori K，Pohjolainen S，Sakurai T.Radio and hard X-ray quais-periodic pulsations during the2004 July 13 flare［C］//Proceeding of the 36th COSPAR Scientific Assembly，2006:720.

［3］Aschwanden M J.Physics of the solar corona ［M］.Berlin:Springer Praxis Books，2004.

［4］Fu Qijun，Gong Yuanfeng，Jin Shengzhen，et al.Fine structures in solar radio burst at21cm wavelength and pulsation modulation ［J］.Solar Physics，1990，130(1-2):161 －173.

［5］Fu Qijun，Liu Yuying，Li Chunsheng.Correlation between solar microwave bursts and hard X-ray flares［J］.Chinese Astronomy and Astrophysics，1996，20(4):487－491.

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