埃勒曼炸弹的多波段光谱观测与辐射动力学模拟

Ellerman bombs are a kind of small-scale solar activities originating from the lower atmosphere of the Sun. The solar lower atmosphere is partially ionized with a low temperature and a large density, which makes it more opaque compared to the solar corona, leading to more complicated radiative and dynamic processes. Thus there remain many key problems about Ellerman bombs to be solved thoroughly. In this project, we aim to search for the possible dimming in the spectral lines of Ellerman bombs through a large number of high-resolution observations, and to determine the energy release mechanism from the evolution of the spectral line profiles. We also aim to use high-resolution multi-wavelength observations to summarize the spectral features of Ellerman bombs and UV bursts respectively, and to explore their spectral features under different heating conditions as well as their possible relations using radiative hydrodynamic simulations. We expect to further clarify the physical image of Ellerman bombs, and to further understand the physical nature of solar activities.

埃勒曼炸弹是太阳上的一类小尺度活动，本身起源于太阳低层大气，而温度低密度大且部分电离的太阳低层大气相对日冕而言更加不透明，辐射和动力学过程更为复杂，因此对埃勒曼炸弹的研究还存在着很多未彻底解决的关键问题。本项目拟通过大量高分辨率观测寻找埃勒曼炸弹可能的谱线变暗现象，通过谱线轮廓的变化情况判断埃勒曼炸弹的能量释放机制；此外，本项目拟通过高分辨率多波段观测资料分析总结埃勒曼炸弹与紫外爆发在不同波段上各自表现出的光谱特征，通过辐射动力学模拟探究不同加热条件下埃勒曼炸弹与紫外爆发各自的光谱特征以及二者之间的关系。本项目预计能够进一步明确埃勒曼炸弹的物理图像，从而进一步理解太阳活动的物理本质。

埃勒曼炸弹和紫外暴均是太阳上的小尺度活动，二者的形成高度及联系近年来引起了热烈的讨论。本项目通过观测和模拟明确了埃勒曼炸弹和紫外暴各自的光谱特征及二者的联系。埃勒曼炸弹在Hα与Mg II三重线线翼及近紫外连续谱有明显的增强，而在线心均保持吸收。我们也观测到几例疑似的谱线变暗现象，待进一步的观测证实。模拟证实如果加热集中在低层大气，则能够产生典型的埃勒曼炸弹的光谱特征。如果加热能够延伸至温度极小区以上，则1400 Å附近的远紫外连续谱也能产生明显的增强。对紫外暴的观测证实了其在Mg II k/h及C II的双发射峰上均存在明显的增强，在Si IV线的发射及谱线增宽非常明显，同时在线翼存在叠加的Ni II吸收线。模拟证实如果加热集中在色球中上层，则能产生典型的紫外暴的光谱特征。如果大气中存在一高一低两个加热源，或是一个从光球一直延伸到色球的很宽的加热源，则能够同时产生埃勒曼炸弹与紫外暴的光谱特征。埃勒曼炸弹的辐射损失主要来源于光学薄的氢连续谱辐射。此外，对于几条常用的观测谱线，我们进一步探讨了它们的形成层次及对太阳活动的响应。Si I谱线形成于距光球底部大约70 km的高度处，对埃勒曼炸弹没有响应，其诊断潜力集中在光球运动与能量传输上。耀斑加热使得Mg I 12.3 µm谱线产生开始时的谱线变暗现象，且形成高度上升，反映更高层次的磁场特征。Mg II k线在耀斑带上的蓝不对称来自于色球上层等离子体的向上运动，但是这些向上运动的物质可能位于色球蒸发区、位于一个单独的向上运动的等离子体团块、或是位于一个向上运动的色球压缩区中。Si IV线在紫外暴中基本上都是光学薄的，然而在耀斑时它的光学厚度可能会大大增加，单点强度比要比积分强度比更适合判断Si IV线的光学厚度。