一种根据亮度确定耀斑分布的方法*

2020-05-29梁周渝梁红飞段雅丹杨丽平王楠

云南师范大学学报（自然科学版） 2020年3期

梁周渝，梁红飞，段雅丹，杨丽平，王楠

(云南师范大学物理与电子信息学院，云南省高校高能天体物理重点实验室，云南昆明 650500)

1 引言

太阳耀斑是太阳大气中迄今观测到的最剧烈的太阳活动现象之一，也是太阳物理中最为引人注目的研究对象之一.在耀斑爆发期间，伴随着大量的高能电磁辐射和高能粒子释放，在一定程度上会直接影响到日地空间环境，比如会引起无线电短波信号的中断、地磁暴和极光等物理现象.耀斑的爆发千姿百态，不同耀斑在各个波段的辐射强度以及对等离子体的加热，高能粒子的加速存在很大的差异[1-10].

杨书红[11]对2017年9月在活动区AR12673爆发的太阳活动进行了追踪研究，发现早在2017年8月31日在位于日面东南方向出现了一个小气孔，随着活动区的演化，在9月4日至9月10日爆发了一系列耀斑，其中包括4个X级和27个M级的耀斑.众所周知，耀斑是日面上观测到的突然增亮区域，但并不是所有增亮区域都是耀斑，比如一些谱斑增亮.本文针对2017年9月6日SDO/AIA观测的太阳活动区数据确定耀斑分布，以便研究耀斑分布特征及爆发机制.

2 观测和方法

2017年9月6日位于日面西南方向的活动区AR12673在8∶00-12∶00UT时段内相继爆发了X2.2和X9.3级别的大耀斑，收集了空间望远镜SDO/AIA在耀斑爆发期间的高分辨率观测数据，其中包括6个EUV波段(131 Å，171 Å,193 Å,211 Å,304 Å,335 Å)和2个可见光波段(1 700 Å,1 600 Å).Lemen等[12]详细介绍了这些波段各自所对应的主要离子、观测区域和响应温度等，在保证观测范围覆盖光球层到日冕层的前提下，选取2个EUV波段(171 Å,304 Å)和2个可见光波段(1 600 Å，1 700 Å)对AR12673活动区2017年9月6日的观测数据进行研究.

3 结果

2017年9月位于日面西南方向出现了一个极为活跃的活动区AR12673，连续观测显示，早在2017年8月31日，在太阳日面东侧浮现出一个小气孔，随着活动区的演化，小气孔在之后的几天内迅速演化为一个极为复杂的多极性黑子，伴随着一系列的耀斑爆发；其中，2017年9月6日8∶00-12∶00UT时段内爆发了两个X级耀斑在内的十多次耀斑.图1(a)、(b)、(c)和(d)分别为在2017年9月6日11∶55UT，1 700 Å、1 600 Å、304 Å和171 Å波段观测到的一个X9.3级耀斑图像.对比发现，304 Å波段观测图像(图1(c))耀斑爆发区域的边缘不够尖锐，耀斑块结构不够清晰，171 Å波段观测到的图像(图1(d))也存在同样的问题；1 700 Å和1 600 Å波段观测到的图像(图1(a)和图1(b))中耀斑边缘较为尖锐，耀斑板块清晰，但1 700 Å波段观测到的图像效果要好于1 600 Å波段；因此后续的统计研究工作只采用1 700 Å波段的观测图像来进行研究.

图1 2017年9月6日11∶55UT不同波段观测到的耀斑图像

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

为了确定耀斑分布，将耀斑的主要结构从活动区内提取出来，以宁静区(图1左上角方框圈定的区域)的平均亮度为参考值，将观测图像增亮不同倍数来分析耀斑的结构.当图像增亮低于3倍时，发现图像中增亮区域较多，且存在较多瞬时微小增亮区域，而图像增亮高于9倍时，发现图像中增亮区域与耀斑块的结构不完全一致，因此选择将图像增亮3倍、6倍和9倍来分析耀斑的结构.

图2(a)、(b)和(c)为11∶54∶28UT观测图像增亮3倍、6倍和9倍的图像.对比发现，图2(a)的增亮区域明显多于(b)和(c)，有约17个，分布较为分散，其中有9个微小增亮区域，图2(b)有约5个增亮区域，其中有2个微小增亮区域，图2(c)有约4个增亮区域，没有微小增亮区域存在；图2(d)、(e)和(f)为11∶54∶52UT观测图像增亮3倍、6倍和9倍的图像，图2(d)的增亮区域大约有15个，其中有6个微小增亮区域，图2(e)有约8个增亮区域，其中有1个微小增亮区域，图2(f)有约7个增亮区域，无微小增亮区域；图2(g)、(h)和(i)为11∶55∶16UT观测图像增亮3倍、6倍和9倍的图像，图2(g)的增亮区域大约有14个，其中有6个微小增亮区域，图2(h)有约8个增亮区域，其中有2个微小增亮区域，图2(f)有约7个增亮区域，无微小增亮区域.结果表明，当图像增亮9倍时，基本排除微小增亮区域的情况，且9倍增亮图像的增亮区域都可以在6倍增亮图像中找到.