一種根據亮度確定耀斑分布的方法*

梁周渝， 梁紅飛， 段雅丹， 楊麗平， 王楠

(云南師范大學 物理與電子信息學院，云南省高校高能天體物理重點實驗室，云南 昆明 650500)

1 引 言

太陽耀斑是太陽大氣中迄今觀測到的最劇烈的太陽活動現象之一，也是太陽物理中最為引人注目的研究對象之一.在耀斑爆發(fā)期間，伴隨著大量的高能電磁輻射和高能粒子釋放，在一定程度上會直接影響到日地空間環(huán)境，比如會引起無線電短波信號的中斷、地磁暴和極光等物理現象.耀斑的爆發(fā)千姿百態(tài)，不同耀斑在各個波段的輻射強度以及對等離子體的加熱，高能粒子的加速存在很大的差異[1-10].

楊書紅[11]對2017年9月在活動區(qū)AR12673爆發(fā)的太陽活動進行了追蹤研究，發(fā)現早在2017年8月31日在位于日面東南方向出現了一個小氣孔，隨著活動區(qū)的演化，在9月4日至9月10日爆發(fā)了一系列耀斑，其中包括4個X級和27個M級的耀斑.眾所周知，耀斑是日面上觀測到的突然增亮區(qū)域，但并不是所有增亮區(qū)域都是耀斑，比如一些譜斑增亮.本文針對2017年9月6日SDO/AIA觀測的太陽活動區(qū)數據確定耀斑分布，以便研究耀斑分布特征及爆發(fā)機制.

2 觀測和方法

2017年9月6日位于日面西南方向的活動區(qū)AR12673在8∶00-12∶00UT時段內相繼爆發(fā)了X2.2和X9.3級別的大耀斑，收集了空間望遠鏡SDO/AIA在耀斑爆發(fā)期間的高分辨率觀測數據，其中包括6個EUV波段(131 ?，171 ?,193 ?,211 ?,304 ?,335 ?)和2個可見光波段(1 700 ?,1 600 ?).Lemen等[12]詳細介紹了這些波段各自所對應的主要離子、觀測區(qū)域和響應溫度等，在保證觀測范圍覆蓋光球層到日冕層的前提下，選取2個EUV波段(171 ?,304 ?)和2個可見光波段(1 600 ?，1 700 ?)對AR12673活動區(qū)2017年9月6日的觀測數據進行研究.

3 結 果

2017年9月位于日面西南方向出現了一個極為活躍的活動區(qū)AR12673，連續(xù)觀測顯示，早在2017年8月31日，在太陽日面東側浮現出一個小氣孔，隨著活動區(qū)的演化，小氣孔在之后的幾天內迅速演化為一個極為復雜的多極性黑子，伴隨著一系列的耀斑爆發(fā)；其中，2017年9月6日8∶00-12∶00UT時段內爆發(fā)了兩個X級耀斑在內的十多次耀斑.圖1(a)、(b)、(c)和(d)分別為在2017年9月6日11∶55UT，1 700 ?、1 600 ?、304 ?和171 ?波段觀測到的一個X9.3級耀斑圖像.對比發(fā)現，304 ?波段觀測圖像(圖1(c))耀斑爆發(fā)區(qū)域的邊緣不夠尖銳，耀斑塊結構不夠清晰，171 ?波段觀測到的圖像(圖1(d))也存在同樣的問題；1 700 ?和1 600 ?波段觀測到的圖像(圖1(a)和圖1(b))中耀斑邊緣較為尖銳，耀斑板塊清晰，但1 700 ?波段觀測到的圖像效果要好于1 600 ?波段；因此后續(xù)的統(tǒng)計研究工作只采用1 700 ?波段的觀測圖像來進行研究.

圖1 2017年9月6日11∶55UT不同波段觀測到的耀斑圖像

Fig.1 Flares images observed by different band at 11∶55UT on September 6,2017

為了確定耀斑分布，將耀斑的主要結構從活動區(qū)內提取出來，以寧靜區(qū)(圖1左上角方框圈定的區(qū)域)的平均亮度為參考值，將觀測圖像增亮不同倍數來分析耀斑的結構.當圖像增亮低于3倍時，發(fā)現圖像中增亮區(qū)域較多，且存在較多瞬時微小增亮區(qū)域，而圖像增亮高于9倍時，發(fā)現圖像中增亮區(qū)域與耀斑塊的結構不完全一致，因此選擇將圖像增亮3倍、6倍和9倍來分析耀斑的結構.

圖2(a)、(b)和(c)為11∶54∶28UT觀測圖像增亮3倍、6倍和9倍的圖像.對比發(fā)現，圖2(a)的增亮區(qū)域明顯多于(b)和(c)，有約17個，分布較為分散，其中有9個微小增亮區(qū)域，圖2(b)有約5個增亮區(qū)域，其中有2個微小增亮區(qū)域，圖2(c)有約4個增亮區(qū)域，沒有微小增亮區(qū)域存在；圖2(d)、(e)和(f)為11∶54∶52UT觀測圖像增亮3倍、6倍和9倍的圖像，圖2(d)的增亮區(qū)域大約有15個，其中有6個微小增亮區(qū)域，圖2(e)有約8個增亮區(qū)域，其中有1個微小增亮區(qū)域，圖2(f)有約7個增亮區(qū)域，無微小增亮區(qū)域；圖2(g)、(h)和(i)為11∶55∶16UT觀測圖像增亮3倍、6倍和9倍的圖像，圖2(g)的增亮區(qū)域大約有14個，其中有6個微小增亮區(qū)域，圖2(h)有約8個增亮區(qū)域，其中有2個微小增亮區(qū)域，圖2(f)有約7個增亮區(qū)域，無微小增亮區(qū)域.結果表明，當圖像增亮9倍時，基本排除微小增亮區(qū)域的情況，且9倍增亮圖像的增亮區(qū)域都可以在6倍增亮圖像中找到.

圖2 2017年9月6日活動區(qū)AR12673的增亮圖

Fig.2 Brightening images of AR12673 on September 6,2017

4 結 語

圖3為2017年9月6日活動區(qū)AR12673的1 700 ?波段觀測圖像的9倍增亮圖，增亮區(qū)域基本分布在南北走向的磁中性線(圖中曲線)附近和東西走向的分布帶上，該分布特征與這一時段耀斑爆發(fā)的分布帶基本吻合，表明將太陽活動區(qū)觀測圖像增亮9倍后確定耀斑分布是可行的.

圖3 2017年9月6日活動區(qū)AR12673的1 700 ?波段觀測圖像的9倍增亮圖

Fig.3 9 times brightening image of AR12673 observed by 1 700 ? on September 6,2017