基于IRIS卫星紫外光谱观测的辐射动力学研究

Solar flare is one of the most energetic eruption and also the most studied phenomena in the solar atmosphere. Importantly,researches on the energy transportation and heating mechanism during the solar flare keep on a hot topic for many years. Solar flare eruption evolves radiation variations from radio to hard x-ray. The radiations supply us a lot of information on solar atmosphere dynamics process.This interface region lies at the core of many outstanding questions about the sun's atmosphere. Within this region, the density drops by six orders of magnitude, and the temperature rapidly increases from 5000 to 1 million K,as well as various types of plasma waves.UV spectroscopic observations can provide a lot of valuable information on this special region. As we approach the new solar maximum, there is no doubt that more spectroscopic observations will be employed to study solar eruptions since high-resolution IRIS instrument is in good condition.IRIS contributes to these issues by providing high resolution and high signal-to-noise spectra and context images of spectral lines formed over a wide range of temperatures. Our project aims to study the spectral characteristics,mass motions, energy release and transportation based on UV spectra observations from recently launched IRIS. On the other hand, we will make radiative hydrodynamic simulations combined with various atmospheres of different conditions. These willadvance our understanding of the energy release, energy transport, radiation and dynamic processes in a flare atmosphere.

太阳耀斑爆发是太阳上最为剧烈的活动现象之一，也是研究最为广泛的课题。尤其是关于耀斑过程中的能量传输和加热机制一直是太阳物理研究的热点。耀斑爆发产生从射电到硬X，伽马射线的一系列辐射变化。这些辐射现象提供了大量关于耀斑大气动力学过程的信息。色球和过渡区作为一个特殊的分界层聚集了很多关于太阳大气的突出问题。这个区域高度动态化，温度和密度跨越几个量级，各种物质上下运动，同时伴随有各种等离子体波的出现。紫外光谱给我们提供了很多关于这个区域的重要信息。2013年发射的IRIS卫星通过提供高分辨率和高信噪比的光谱和图像观测来帮助我们揭示这些问题。本项目主要利用IRIS的紫外光谱资料，研究耀斑爆发时色球和过渡区的光谱特征，物质运动，能量释放和传输。同时结合辐射动力学模拟，深入探讨耀斑大气的加热机制和动力学响应等问题，尤其是该过程中物质和能量的输运过程，从而推进对耀斑物理过程的认识。

项目主要基于太阳耀斑爆发的多波段数据观测和动力学模拟开展了一系列工作。主要工作如下：（1）分析了2011年12月26日的C级耀斑，与以往常规采用171Å来研究dimming不同，这次采用304Å，可以减小冕环的投影效应。该工作提供了一种可以重构日冕物质抛射灾变之前演化的可能性。一维膨胀模型与CME的早期演化匹配较好。磁重联触发后，CME进入快速演化阶段，磁重联是两种dimming演化阶段的分水岭。（2）分析了2015年的两个M级圆形耀斑。通过对热能、非热电子能、热等离子体辐射损失以及其他相关波段能量的计算，得出两个耀斑具有相似的能量结构，耀斑环的辐射损失(1-70Å)远高于SXR波段，峰值时刻的热能量比SXR能量损失高一个量级。耀斑的非热电子提供的能量足够加热耀斑环。（3）分析了2014年的一个M级耀斑。通过对耀斑高能观测、紫外光谱的分析，研究耀斑过程中物质的运动，能量的输运过程。耀斑过程中通过不同温度谱线，可以观测到明显的物质运动。（4）主要分析了20多个RHESSI卫星观测的耀斑。通过对耀斑谱指数、峰值等离子体温度、磁重联率、硬X射线流量、磁场剪切角等参数的计算、拟合，得到耀斑的非热电子主要产生于耀斑峰值时刻的强烈加热过程。磁重联率越快，对应的等离子体温度越高，产生的耀斑HXR流量越大。