太阳耀斑

耀斑发现

1859年9月1日的上午，英国天文爱好者卡林顿照例在自己的天文观测室里对太阳黑子进行常规的观测。令他不可思议的事情发生了，日面北侧一个大的复杂黑子群附近突然出现了两道极其明亮的白光，其亮度迅速增加，远远超过光球背景，明亮的白光仅维持了几分钟就很快消失了。同在这一天，英国天文学家霍奇森也看到了这次太阳上的突发现象。这是耀斑的第一次记录，同时也是白光耀斑的第一次记录。

耀斑成因

阳耀斑(Solar flare)是在太阳的色球-日冕过渡层中发生的一种局部辐射突然增加的太阳活动，是最剧烈的太阳活动。太阳上的等离子被加热至一千万度，电子、质子及一些重离子被加速到接近光速。这些离子发出的电磁波波段由电磁波谱上的长波微波至最短波长的γ射线。[6]

太阳大气中充满着磁场，磁场结构越复杂，越容易储存更多的磁能。当储存在磁场中的磁能过多时，会通过太阳爆发活动释放能量，太阳耀斑即是太阳爆发活动的一种形式。

长期的观测发现，大多数耀斑都发生在黑子群的上空，且黑子群的结构和磁场极性越复杂，发生大耀斑的几率越高。平均而言，一个正常发展的黑子群几乎几小时就会产生一个耀斑，不过真正对地球有强烈影响的耀斑则很少。

耀斑分类

根据观测手段的不同，主要分为光学耀斑、X射线耀斑等。通常，可见光范围内的单色光观测的耀斑习惯地称为光学耀斑，X射线波段观测的耀斑称为X射线耀斑，与质子事件相对应的耀斑则称为质子耀斑。

光学耀斑

英文名称：Optical solar flare

Hα观测的耀斑爆发（BBSO，1972-08-07）

太阳爆发时光学波段亮度突然增强的现象，称为光学耀斑；波 长在3900~7000埃之间。耀斑在氢的Hα线和电离钙的H、K线上最为突出，非常有利于光学耀斑的观测。X射线耀斑

英文名称：X-ray flare

太阳爆发时X射线通量突然增强的现象，称为X射线耀斑；波长在0.01~100埃之间。耀斑在极紫外波段有明显表现，可以用来监测。

质子耀斑

英文名称：Solar proton flare

在耀斑发射的粒子事件中，当地球同步轨道探测到的质子能量大于10兆电子伏的通量超过10pfu时，表明这种事件中有很强的质子流，即发生质子事件，与之相对应的源耀斑称为质子耀斑。在日地空间行星际磁场的引导下，日面东半球发射的质子一般到不了地球附近，因此质子耀斑主要发生在日面西半球。质子耀斑大多为M级及以上级别的耀斑，发生后1小时~2小时内能够在地球轨道附近观测到其引发的质子事件。

白光耀斑

白光耀斑是太阳耀斑中极为罕见的一种，由于能在白光范围内观测到而得名。太阳耀斑一般通过白光是不能观测到的，只有通过Hα线和电离钙的H、K线才能观测到。但有时在Hα线所看到的亮区中的一些更小的区域，通过白光也能看到突然增亮现象，持续时间大约几分钟，这就是白光耀斑。1859年卡林顿首次观测的太阳耀斑就是白光耀斑。

耀斑能量

耀斑预报依据的资料与分析

耀斑预报是按照C级及以下、M级、X级三个等级，对1~3天内耀 斑的发生概率及强度进行的短期预报。目前太阳耀斑的物理预报模型还没有建立起来，大都依赖于以黑子为中心的活动区的监测和历史相关资料的统计。[2]

预报模型

2021年10月12日，广州大学国家天文科学数据中心大湾区分中心教授王锋、中国科学院云南天文台研究员邓林华和昆明理工大学教授冯松等人合作，开展了太阳耀斑预报与人工智能学习的交叉研究，利用深度学习方法，构建了更细粒度的预报太阳模型。[3]

警报级别

对于耀斑的警报级别划定，通常以地球同步轨道卫星观测到的太阳X射线流量来表征，这里射线流量指在单位时间、单位面积上接收到的0.1纳米~0.8纳米太阳X射线的辐射能量，单位是瓦/米。不同量级的太阳X射线流量表示不同级别的X射线耀斑，射线流量大于10瓦/米为强耀斑，发红色警报；射线流量大于10瓦/米为中等耀斑，发橙色警报；射线流量大于10瓦/米为弱耀斑，发黄色警报。太阳X射线耀斑引起地球向阳面电离层电子密度增加，影响短波无线电通信和低频导航系统。耀斑的级别越高，对短波通信和低频导航系统的影响愈严重。

警报级别指标范围可能的影响和危害红色警报射线流量≥10通信：向阳面大部分地区的短波无线电通信中断1小时~2小时，信号消失；低频导航信号中断1小时~2小时，对向阳面卫星导航产生小的干扰。橙色警报10>射线流量≥10通信：短波无线电通信大面积受到影响，向阳面信号损失约1小时，低频无线电导航信号强度衰减约1小时。黄色警报10>射线流量≥10通信：向阳面短波信号强度衰减较小，低频导航信号强度短时衰减。注：射线流量单位：瓦/米探测活动

2021年10月，中国已经制定了两个太阳探测计划，分别是“羲和”和“夸父”探测计划，这是太阳探测的中国方案和中国贡献。“羲和号”实现了中国太阳探测破冰之旅；“夸父”探测计划则是研制发射先进天基太阳天文台卫星，对太阳进行科学观测，已纳入中国科学院先导计划，计划于2022年发射。[4]

研究现状

2022年2月，中国科学院云南天文台抚仙湖太阳观测与研究基地在磁重联的精细物理过程研究方面取得重要进展，研究人员首次在太阳耀斑中发现具有扭缠结构磁岛形成的快速磁重联。相关研究成果于近日发表在国际权威期刊《自然·通讯》上。[5]