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第一篇 太阳耀斑的观测特征 4

第一章 太阳大气的基本结构 刘绪绍 史忠先 王家龙 林元章 4

一、光球结构和速度场 4

（一）光球结构 4

目录 4

（二）光球层的规整速度场 6

二、光球层的磁场 11

（一）黑子磁场 11

（三）宁静区磁场 17

（二）黑子周围的磁场 17

（四）太阳极区磁场 18

三、宁静色球概述 19

（一）形态特征 19

（二）宁静色球的物理状态 24

四、色球活动区的光学观测特征 27

（一）形态观测的一些结果 27

（三）色球活动区与宁静区的比较 29

（二）典型活动区的发展过程 29

五、日冕的一般描述 30

六、日冕的特征结构 34

（一）内冕的精细结构 35

（二）冕旒 35

（三）日冕射线和极羽 37

（四）冕洞和X光亮斑 38

（五）日珥及其与日冕的关系 43

七、日冕扰动和磁场结构 45

（一）日冕扰动的观测分类 45

（二）快速扰动和日冕磁场 46

第二章 光学耀斑 王家龙 林元章 50

一、耀斑的Ha单色光观测 50

（一）观测现象的一般描述 51

（二）耀斑单色光观测的一些结果 53

二、可见光波段的耀斑光谱 61

（一）一般特征 61

（二）耀斑光谱的时间过程 64

（三）耀斑光谱与耀斑位置的关系 65

（四）谱线的不对称性 67

（五）谱线变宽机制 68

（六）光学耀斑的物理参数 69

（七）耀斑的精细结构 73

（八）白光耀斑 74

第三章 耀斑与磁场的关系 史忠先 77

一、耀斑与黑子群各种特性之间的统计相关 77

（一）黑子相对数和面积 78

（二）楚里士型 78

（三）威尔逊山黑子磁分类 79

（四）δ型 80

（五）反极群 80

（六）质子耀斑与黑子磁场位形 80

二、耀斑的位置与磁场 81

（一）在黑子群中的位置 82

（二）相对于谱斑的位置 83

（三）在活动区磁图上的位置 84

三、耀斑前后的磁场突变 87

（一）耀斑释放的能量估计 87

（二）黑子的变化 88

（三）活动区磁场的变化（光球部分） 90

（四）色球磁场的变化 93

四、耀斑与活动区磁场的演变 96

（一）简单的偶极场 96

（三）浮现磁场 97

（二）发展磁结构（EMF） 97

（四）运动磁结构（MMF） 100

五、耀斑前后日冕磁场的变动 100

（一）势场计算结果 101

（二）无力场计算结果 103

六、耀斑与大尺度背景场和扇形场边界的关系 104

（一）大尺度背景场 104

（二）扇形场边界 105

七、耀斑与光球速度场 107

第四章 与耀斑有关的太阳射电辐射 尹其丰 111

一、毫米波缓变成分与耀斑的产生 111

（一）毫米波缓变辐射对耀斑过程的重要性 111

（二）毫米波缓变源的观测特征 113

（三）毫米波缓变辐射的性质 116

（四）毫米波增强辐射与耀斑的产生 118

二、厘米波分米波缓变辐射与耀斑活动 120

（一）缓变源在日面上的位置、高度和大小 121

（二）缓变辐射的方向性与缓变源的衰退 122

（三）缓变源的亮温度分布——源的结构 124

（四）缓变辐射频谱与质子耀斑短期预报 126

（五）缓变辐射的偏振特征及同耀斑产生的关系 130

（六）厘米波缓变源的辐射性质 131

（七）关于缓变源出现体振荡的可能性 138

三、Ⅱ、Ⅳ型射电爆发 141

（一）太阳Ⅱ型射电爆发 141

（二）太阳Ⅳ型射电爆发 143

四、Ш型和U型爆发 145

（一）主要爆发特征 146

（二）源的高度 147

（三）源的运动速度 148

（四）Ш型爆发快电子起因 148

（五）Ш型、U型与V型爆发源的空间关系及与磁场的作用 149

五、太阳上远距离活动区之间的相互作用 151

（一）激波相互作用 151

（二）几乎同时的相互作用 153

六、I型爆发与I型源 155

第五章　太阳耀斑的高能辐射 赵仁扬 160

一、热X射线爆发 160

（一）软X射线连续谱 161

（二）软X射线发射区物理特性 163

二、非热X射线爆发 165

（一）硬X射线辐射 165

（二）硬X射线爆发的轫致辐射理论 167

（三）非热电子加速过程与薄靶和厚靶模型 170

三、EUV爆发 172

四、非相对论性电子发射 175

（一）非相对论性电子的流量及出现频率 176

（二）非相对论性电子的能谱 178

（三）非相对论性电子的演化 181

（四）非相对论性电子的能量和数目 182

（五）小电子耀斑中的总能量 184

五、相对论性电子发射 185

（一）脉冲相对论性电子事件 187

（二）共转相对论性电子事件 189

（三）相对论性电子事件的电子能谱 191

（四）电子事件的经度分布和延迟时间 194

（五）静时电子增加 196

六、高能质子发射 197

（一）质子事件的频率和级别 198

（二）质子事件的能谱 200

（三）质子事件的强度 203

（四）耀斑按粒子的分类 206

七、核反应和γ射线爆发 207

（一）耀斑中的核反应及其产物 207

（二）γ射线爆发 210

第二篇 太阳耀斑的理论基础 221

第六章 无作用力磁场 胡文瑞 221

一、磁流体力学方程组和无力场近似 221

二、无力场的一些基本性质 225

（一）流函数或磁面函数方法 230

三、线性无力场 230

（二）化为标量场的解法 238

（三）格林函数解 241

（四）势场位形 244

四、非线性无力场 247

（一）轴对称边值问题 248

（二）一种双标度场计算方法 248

（三）磁力线根部剪切时无力场的位形 252

（四）非线性无力场的多值解 254

五、无力场的运动学特征 259

（一）α随时间变化的运动学含意 260

（二）磁绳的动力学模型 262

（三）扩散运动的无力场 266

六、无力场的稳定性 269

第七章 电流片理论 吴林襄 274

一、基本概念 274

二、磁合并 277

（一）磁流体间断 279

（二）Petschek机制 284

（三）相似模型 299

（四）真空合并 304

三、电流片的形成 305

四、电流片的不稳定性 310

（一）离子声不稳定性 311

（二）撕裂模不稳定性 311

（一）历史背景 318

第八章 等离子体内的反常电阻 蔡诗东 318

一、引言 318

（二）反常电阻的分类 320

（三）反常电阻的机制 320

（四）主要处理方法 321

二、反常电阻理论 322

（一）宏观输运方程的推导 322

（二）反常输运与电阻率 328

三、与反常电阻有关的一些集体效应 333

（一）离子声波 333

（二）其他集体效应 336

（三）交变电流的反常电阻 339

四、磁化等离子体内二体碰撞产生的电阻率 339

五、结论 340

第九章 太阳大气中的波动 胡文瑞 344

一、波动模式 345

（一）声波 346

（二）重力波 349

（三）阿尔文波 351

（四）耦合模式 353

二、太阳对流区激发的声波 358

三、五分钟振荡 366

（一）观测特征 366

（二）光球和色球层中可能传播的波动模式 368

（三）“五分钟振荡”的解释 370

四、太阳大气的加热 372

（一）简单讨论 373

（二）太阳大气加热的数学模型 375

（三）太阳大气加热 379

五、磁场的影响 382

第十章 带电粒子的加速机制 马珥 陈秉乾 392

一、引言 392

二、Fermi加速 394

（一）带电粒子和磁云的碰撞、纵向不变量 395

（二）Fermi加速的动力学基础 397

（三）Fermi加速的基本特点 401

（四）评价和应用举例 408

三、等离子体湍动加速 411

（一）何谓湍动加速？ 411

（二）等离子体波的准粒子描述，Einstein跃迁几率 412

（三）等离子体波的能量输运方程，带电粒子分布函数的动力论方程 416

（四）波粒相互作用的共振条件 420

（五）湍动加速应用举例 422

第三篇 太阳耀斑的模型及其理论 435

第十一章 磁中性层的耀斑理论 胡文瑞 杨海寿 435

一、太阳耀斑与磁中性线相互关系的观测 435

二、磁中性点类型的耀斑观测模型 437

（一）Hyder（1967）的形态模型 438

（二）Krivsk（1968）质子耀斑模型 441

（三）Bruzek（1969）的模型 443

（四）Pustilnik（1973）的模型 445

（一）有限电阻磁场湮灭的太阳耀斑模型 447

三、磁中性层理论模型综述 447

（二）高速率磁场合并的太阳耀斑机制 451

（三）不定常磁场合并的耀斑机制 453

（四）反极性黑子的耀斑机制 455

四、Sturrock的耀斑模型 457

（一）储能过程和开场位形的形成 457

（二）开场电流片中能量的释放过程 459

（三）质量运动 462

（四）激波和粒子的第二次加速 465

（五）小结 467

五、Сироватский的耀斑模型 467

（一）储能过程 467

（二）电流片的形成过程 470

（三）磁能的动力耗散过程和热耀斑特征 475

（四）电流片断裂和非热耀斑特征 477

（五）讨论 480

一、观测事实 483

第十二章 扭转磁场储能的耀斑过程 胡文瑞 483

二、无力场耀斑模型的储能机制 484

三、无力场耀斑模型的触发机制 488

四、Alfvén和Carlqvist的耀斑模型 492

（一）电流中断现象 492

（二）完全电离气体的强电流不稳定性 494

（三）太阳耀斑的电流中断模型 496

（四）讨论 498

五、胡文瑞的耀斑模型 501

（一）太阳黑子的磁结构和磁声波的传播 501

（二）能量储存 503

（三）扭转不稳定性和能量释放 507

（四）质子耀斑和粒子的第二次加速 509

第十三章 其他太阳耀斑模型 杨海寿 周道祺 胡文瑞 511

一、De Jager（1969）的观测总结 511

二、几种典型的耀斑理论模型 514

（一）太阳耀斑的波动模型 514

（二）高能粒子约束和泄漏的耀斑机制 519

（三）磁拱不稳定性触发耀斑 521

（四）Uns？ld（1968）的模型 525

三、太阳耀斑的模拟实验 526

（一）Yamanaka等人（1968）的耀斑模拟实验 526

（二）Bostick等人的耀斑模拟实验 528

（三）磁力线再联接的实验 529

四、色球耀斑的理论 533

（一）物质下落的加热效应 534

（二）高能粒子注入色球层的加热效应 538

（三）日冕耀斑区域高温气体向色球层的传热 540

（四）色球耀斑 543

五、太阳耀斑研究的趋势 544

（一）磁场测量 545

（二）速度场的观测 546

（三）粒子加速机制 547

（四）总的情况和研究计划 547

一、引言 552

第十四章 太阳耀斑的地球物理效应 赵学溥 钱景奎 552

第四篇 耀斑的地球物理效应和耀斑预报 552

二、耀斑的磁层和电离层效应 553

（一）突然电离层骚扰 554

（二）极盖电离层骚扰 557

（三）磁层电离层暴 559

（四）磁层亚暴 565

三、太阳活动的气候与天气效应 573

（一）太阳活动的气候效应 574

（二）太阳活动的天气效应 577

（三）太阳活动与气象现象耦合的物理机制问题 581

第十五章 太阳耀斑预报 林元章 584

一、太阳耀斑预报的意义 584

二、太阳耀斑预报 587

三、太阳质子事件和质子耀斑预报 591

（一）质子事件的分级 591

（二）质子事件和质子耀斑的短期预报 593

（三）质子事件（或质子耀斑）警报 594