太陽(yáng)宇宙線(xiàn)（太陽(yáng)活動(dòng)產(chǎn)生的高能粒子流）
次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-16
來(lái)源 ：網(wǎng)絡(luò )整理
精選百科
本文由作者推薦
太陽(yáng)宇宙線(xiàn)
太陽(yáng)活動(dòng)產(chǎn)生的高能粒子流
正文
質(zhì)子耀斑太陽(yáng)活動(dòng)激烈時(shí)，在磁場(chǎng)結構復雜的活動(dòng)區中，磁場(chǎng)梯度很強的區域，可能發(fā)生質(zhì)子耀斑。它的特性是：在厘米和毫米波段有太陽(yáng)射電爆發(fā)，且具有Ⅱ型和Ⅳ型暴；有硬X射線(xiàn)爆發(fā)，能譜變硬。太陽(yáng)粒子可能從這些區域被加速至相當高的能量，進(jìn)入日球空間，形成太陽(yáng)高能粒子事件。粒子的通量和微波射電特性密切相關(guān)。現在已有可能根據質(zhì)子耀斑活動(dòng)特征對太陽(yáng)質(zhì)子事件作出預報。
太陽(yáng)質(zhì)子 太陽(yáng)宇宙線(xiàn)中能量高于5×108電子伏的質(zhì)子能進(jìn)入地球大氣層，產(chǎn)生次級粒子，這種高能事件稱(chēng)為相對論性太陽(yáng)宇宙線(xiàn)事件或地平面事件。地平面事件的次數很少，從1942年到1978年全世界只記錄到31次。其中最大的一次發(fā)生在1956年2月23日，粒子的最大磁剛度（見(jiàn)宇宙線(xiàn)地磁效應）至少高達2×1010伏特，磁剛度超過(guò)109伏特的質(zhì)子積分方向通量為107粒子／（米2·球面度·秒），相當于銀河宇宙線(xiàn)強度的幾十倍。這類(lèi)高能事件對宇宙飛行器和宇航員有一定的損傷作用。
太陽(yáng)高能粒子中能量低于5×108電子伏的太陽(yáng)質(zhì)子稱(chēng)為低能太陽(yáng)宇宙線(xiàn)。其中能量高于10×106電子伏的質(zhì)子能進(jìn)入地球極區電離層，使D層電子密度增加，導致無(wú)線(xiàn)電波衰減，形成“極蓋吸收事件”，甚至還能影響到高層大氣的光化學(xué)反應，增加大氣NO成分，降低臭氧成分。極蓋吸收事件的次數比地平面事件多得多。1956～1978年記錄到的86次事件（包括10余次地平面事件）中，最大的一次發(fā)生在1972年8月4日，電波吸收高達60分貝以上，臭氧降低20％左右。能量更低的事件只能通過(guò)衛星儀器觀(guān)測到，稱(chēng)為“衛星敏感事件”，它的次數更多。目前記錄到的太陽(yáng)質(zhì)子的最低能量約為3×105電子伏。
太陽(yáng)質(zhì)子的能譜比銀河宇宙線(xiàn)能譜陡，或者說(shuō)比較軟，也就是低能粒子豐富、高能粒子稀少。不同事件的能譜有相當大差別，其中低能部分容易因行星際傳播效應而發(fā)生變化。高能譜較陡，冪指數在3.0～4.5之間；低能譜較平坦，冪指數在1.1～4.3之間。有好幾個(gè)事件的高、低能譜都可用指數接近于3的動(dòng)能冪律譜表示，有的用磁剛度譜表示，低能部分仍比較平坦。
核成分與同位素 表列出在行星際空間測量到的太陽(yáng)粒子的核成分及其元素豐度。在正常情況下，低能事件的核成分與太陽(yáng)核成分相當接近。在更高能量，其成分也與太陽(yáng)大體接近。但是低能事件核成分的變化是很大的，尤其是常規測到“富鐵事件”，即重元素的豐度隨核電荷數增加而增大(相對太陽(yáng)豐度而言)。近年來(lái)觀(guān)測證實(shí)，這種富鐵事件的3He同位素也相當豐富。在正常情況下，耀斑事件中3He/4He的值為光球估計值（約10-4）的10～30倍，一般認為這是耀斑粒子與太陽(yáng)大氣核反應的產(chǎn)物。但是在重元素豐富的事件中，3He/4He的值竟然超過(guò)1，而且質(zhì)子數大為降低，觀(guān)測不到2H和3H同位素，對應的耀斑也往往是小耀斑。目前有一種看法認為，這是由于太陽(yáng)離子聲波與3He核及其他重核的離子相互作用，導致共振加熱所引起的。
太陽(yáng)電子 太陽(yáng)電子由于磁剛度低，只能在衛星上觀(guān)測到。幾乎所有的太陽(yáng)質(zhì)子事件都同時(shí)記錄到太陽(yáng)電子，這類(lèi)事件稱(chēng)為太陽(yáng)電子-質(zhì)子事件，也有不伴隨質(zhì)子的純粹電子事件，其能量為2×104～3×105電子伏。純電子事件的耀斑特性，除有硬X射線(xiàn)和微波射電爆發(fā)外，與電子－質(zhì)子事件有明顯的差別。射電爆發(fā)不是Ⅱ型或Ⅳ型，而是Ⅲ型。電子通量與射電流量也無(wú)相關(guān)關(guān)系。典型的電子事件的方向通量為102粒子／(厘米2·球面度·秒)，最大可達104粒子／（厘米2·球面度·秒）。但是純粹電子事件的方向通量比較小，只有10～102粒子/(厘米2·球面度·秒)。在12～45兆電子伏能量范圍，電子對質(zhì)子的通量比為10-2～5×10-6,平均為10-4。不同電子事件能譜指數差別不大，微分能譜指數平均值γ=3.0±0.4,而質(zhì)子事件的γ值變化都比較顯著(zhù)。
加速 在太陽(yáng)電子-質(zhì)子事件中，非相對論性電子常常比相對論電子（ E塼30萬(wàn)電子伏）和質(zhì)子先到達地球，這表明低能電子先被加速。一般認為，太陽(yáng)粒子的加速包括兩個(gè)階段，首先是對電子預加速到非相對論能量，并激發(fā)出各種類(lèi)型的脈沖爆發(fā)，形成耀斑。由于電場(chǎng)和波的作用，使電子進(jìn)一步加速并匯聚成日冕電子流，產(chǎn)生Ⅲ型射電爆發(fā)，電子流離開(kāi)太陽(yáng)進(jìn)入行星際空間；第二階段是耀斑爆發(fā)達到極大時(shí)，形成日冕激波，產(chǎn)生Ⅱ型射電爆發(fā)。激波或其他湍流使電子加速到相對論能量，同時(shí)也對質(zhì)子進(jìn)行加速，使電子和質(zhì)子進(jìn)入行星際空間。高能電子在磁場(chǎng)中激發(fā)同步加速輻射，形成Ⅳ型射電爆發(fā)。
傳播效應 太陽(yáng)宇宙線(xiàn)進(jìn)入行星際空間受到太陽(yáng)風(fēng)和行星際磁場(chǎng)的作用，強度和方向都會(huì )發(fā)生變化，稱(chēng)為傳播效應。太陽(yáng)耀斑發(fā)生后，要經(jīng)歷十幾分鐘甚至幾十分鐘，才能在地球附近觀(guān)測到各種能量的粒子。粒子的到達時(shí)間比按其速度折算的時(shí)間長(cháng)，即使是能量相同的粒子也不是同時(shí)到達的。在行星際空間觀(guān)測到的太陽(yáng)宇宙線(xiàn)粒子的強度變化，有個(gè)時(shí)間發(fā)展過(guò)程，這個(gè)過(guò)程的長(cháng)短決定于粒子能量的高低，但是都遠超過(guò)耀斑活動(dòng)本身的持續時(shí)間。粒子的強度先是在幾分鐘到幾小時(shí)內迅速增長(cháng)至某一極大值，然后近似地隨時(shí)間按指數函數形式，經(jīng)歷數小時(shí)至幾天衰減到增加前的水平。根據時(shí)間變化曲線(xiàn)，可以估算出粒子的傳播距離約為 3～12天文單位，視粒子的能量而定。這些時(shí)間變化特征表明，太陽(yáng)宇宙線(xiàn)是經(jīng)歷了曲折的路程才到達地球的，它走的既不是直線(xiàn)，也不是簡(jiǎn)單地繞行星際螺旋磁力線(xiàn)作回旋運動(dòng)到達地球的。它的輸運過(guò)程很象脈沖點(diǎn)源的擴散過(guò)程。行星際介質(zhì)非常稀薄，只有磁場(chǎng)才能影響太陽(yáng)粒子的運動(dòng)。在行星際空間，除了呈螺旋線(xiàn)狀的大尺度磁場(chǎng)外（見(jiàn)行星際磁場(chǎng)），還疊加著(zhù)太陽(yáng)風(fēng)的波動(dòng)和湍流引起的隨機小尺度不規則磁場(chǎng)。正是這種不規則磁場(chǎng)，使太陽(yáng)宇宙線(xiàn)粒子的運動(dòng)軌道發(fā)生隨機的散射，形成擴散運動(dòng)。
低能太陽(yáng)宇宙線(xiàn)有明顯的方向性，即各向異性。在事件開(kāi)始階段，各向異性很大，達20～25％，方向明顯地沿日地聯(lián)線(xiàn)偏西的行星際螺旋線(xiàn)方向，這說(shuō)明粒子最初是沿螺旋磁力線(xiàn)到達觀(guān)測點(diǎn)的。隨著(zhù)粒子強度增大至極大值，在地球附近粒子密度分布趨于均勻，因此沿螺旋線(xiàn)的各向異性也變小。值得注意的是，各向異性逐漸轉到日地聯(lián)線(xiàn)即太陽(yáng)風(fēng)的方向。這說(shuō)明除了沿磁力線(xiàn)的擴散外，還有隨太陽(yáng)風(fēng)對流的輸運過(guò)程。這種對流效應是由于太陽(yáng)風(fēng)帶動(dòng)行星際磁場(chǎng)，因而也帶動(dòng)宇宙線(xiàn)粒子運動(dòng)所引起的，在宇宙線(xiàn)事件后期起著(zhù)主導作用。太陽(yáng)風(fēng)對流會(huì )帶動(dòng)密度峰離開(kāi)太陽(yáng)。而當密度峰通過(guò)觀(guān)測點(diǎn)后，擴散就會(huì )變成沿磁力線(xiàn)方向指向太陽(yáng)。這種逆向擴散與徑向太陽(yáng)風(fēng)對流矢量合成，就使各向異性矢量轉到沿日地聯(lián)線(xiàn)以東約45°方向。粒子各向異性的時(shí)間變化，有力地說(shuō)明粒子除沿磁力線(xiàn)擴散外，還存在徑向對流效應。在事件開(kāi)始時(shí)，擴散占主導作用，而在后期對流起主導作用。
太陽(yáng)宇宙線(xiàn)相關(guān)的文章
纖維素（Cellulose）是由葡萄糖組成的大分子多糖，從結構上看它是由多個(gè)葡萄糖分子以β-1,4糖苷鍵連接組成的，其分子式為（C6H10O5)n。其不溶于水及一般有機溶劑。纖維素是一種白色、無(wú)味、無(wú)臭的固體，通常呈纖維狀或粒狀。纖維素的密度約為1.27-1.61 g/cm，熔點(diǎn)在260-270℃。
鋼鐵廠(chǎng)是指生產(chǎn)鋼鐵的廠(chǎng)子，由于舊中國的近代鋼鐵工業(yè)基礎薄弱，產(chǎn)量低，品種少，質(zhì)量差；部門(mén)結構和地區分布很不平衡。1949年鋼產(chǎn)量?jì)H15.38萬(wàn)噸，居世界第26位。
馬克·安東尼（Mark Antony）是古羅馬政治家和軍事家，全名馬爾庫斯·安東尼斯·馬西·費尤斯·馬西·尼波斯（Marcus Antonius Marci Filius Marci Nepos），約前83年1月14日出生于羅馬。他是蓋烏斯·尤利烏斯·凱撒最重要的軍隊指揮官和管理人員之一。凱撒被刺后
蘇逸平《穿梭時(shí)空三千年》的作者蘇逸平是繼香港科幻小說(shuō)家衛斯理之后，又一在港澳臺及東西亞風(fēng)靡至今的科幻小說(shuō)家。他是生長(cháng)于臺灣的美籍華人，在美國學(xué)的是機電專(zhuān)業(yè)，但極度熱愛(ài)星際間的幻想世界，堅信在冷硬的科技中，存在著(zhù)復雜、柔美的人性情懷，愛(ài)恨糾葛。由他創(chuàng )作的“時(shí)空傳奇”系列作品，有的被改編成漫畫(huà)書(shū)，有的已
尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
作者
