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贡献函数及Hα色球耀斑的三维重构

徐稚  
【摘要】: 自从诸如SOHO,YOHKOH等太阳空间卫星向地球传回第一张照片后,人们对众多太阳大气活动现象的三维立体结构已不再陌生,其中耀斑的环状结构最为引人注目。同时我们已知道耀斑无论是在大气中的延伸深度还是所涉及的辐射波段都很广,空间资料用近紫、紫外谱线仅仅反映了耀斑在不透明度比较小的高空大气中的立体形态,即便是对太阳边缘事件的观测以及即将上天的STEREO等卫星的运转也无法直接展示耀斑处于高不透明度的色球以及光球中的三维结构。 于是我们想到了利用太阳光谱分析,太阳光谱是一个丰富的信息宝藏,包含了分布在广阔波段的连续谱以及数以万计的夫琅和费吸收线和发射线。谱线形成深度理论便是在人们利用太阳谱线研究各类和深度有关的大气物理量的过程中产生和发展起来的,与其密切相关的有两个均由辐射转移方程(组)导出的函数——贡献函数(Contribution Functions,简称CF)和响应函数(ResponseFunctions,简称RF)。我们的工作就是要探索和考察贡献函数并利用它重构出光学耀斑在色球以及光球中的三维结构。 构造贡献函数的主要目的是为了得出谱线形成深度,就它的物理意义概括来说,描述的是大气中每一层次对观测物理量的相对贡献。如果观测量是辐射强度I,在把I看成是由从大气表面逃逸出来的光子构成的同时,贡献函数便被赋予了“概率分布”的意义,即描述了这些逃逸光子随深度的概率分布情况,当然它同时也是波长的函数。如果将某一时刻时,耀斑区域中某一空间点的总的逃逸光子数目根据各自相应的贡献函数在深度上进行重新分配,就可以重构出观测客体的三维图像。要注意的是,它不同于普通光谱方法中利用多条谱线的观测来探索太阳色球耀斑立体结构的思路。 作者在其导师的指导下,先后利用云南天文台太阳精细结构望远镜和美国大熊湖太阳天文台25cm折射式望远镜对Hα色球耀斑的演化过程进行了从线心到线翼(λ_0±1.5(?))的偏带观测,根据贡献函数的物理意并考察其和大气状态的密切关系,对不同时段的二维的Hα色球耀斑进行了三维重构以便探索其演化过程。


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