最突出的太阳耀斑爆发并不总是最具影响力的

虽然许多研究对受限太阳耀斑和爆发性太阳耀斑的磁性进行了比较，但很少有研究考虑受限耀斑的热力学性质，与爆发性耀斑进行比较的研究就更少了。

科罗拉多大学博尔德分校天体物理和行星科学系助理教授玛丽亚·卡扎琴科 (Maria Kazachenko) 是少数探索这一主题的人之一。在一篇论文中发布在天体物理学杂志并在 AAS Nova 上发表，她进行了一项研究，量化热力学和数百次太阳耀斑。

太阳耀斑是太阳电磁辐射的巨大爆发。它们发生在磁场中储存的能量突然释放时，磁场通常位于太阳黑子上方。有些耀斑涉及（CME），其中大量带电粒子或等离子体被抛出。

这项研究的部分结果证实了早期调查的结果。然而，这篇论文还包含了一些新信息，表明受限耀斑或没有相关 CME 的耀斑可能更有效地加速粒子，因此也更有效地产生电离辐射。

什么是太阳耀斑？

太阳耀斑是由太阳磁场引起的，太阳磁场在被称为太阳黑子的黑暗区域最强。不活跃时，这些磁场看起来像环。然而，当太阳的地下流开始剪切和扭曲它们所连接的太阳黑子时，磁场也会被扭曲。

“你可以把它想象成一条橡皮筋，你开始扭它，”卡扎琴科解释道。“在某个时候，你把它剪断，然后能量就会释放出来，你的手就会被折断。”

就像橡皮筋在被剪断时会释放弹性能一样，太阳的一部分磁能在被称为磁重联可以采取不同的形式，但“最简单的配置之一，”Kazachenko 说，“是当两条方向相反的磁力线相互推挤时——磁场可能突然改变其配置并释放出巨大的能量，类似于突然被剪断的橡皮筋。”

磁重联过程中释放的自由磁能储存在等离子体电流中。电流产生磁场，就像电磁体中看到的一样，在太阳等离子体内移动的带电粒子也发挥类似的作用。

受限耀斑和爆发耀斑

虽然有些太阳耀斑与 CME 有关，即等离子体从太阳大气中喷出并进入太空，但其他一些则与 CME 无关。如果太阳耀斑与 CME 有关，则被认为是爆发性的；如果没有相关的 CME，则被认为是受限的。然而，两者之间的区别远不止于此，因为决定耀斑是受限的还是爆发性的机制也可能决定磁场重新连接的速度以及它将发射多少硬 X 射线和伽马射线辐射。

顾名思义，受限耀斑由于受到限制性影响而无法逃离太阳大气层。这些影响被称为束缚场，也是磁性的。因此，具有更多也具有更强的束缚场，因此不太可能发生喷发。

卡扎琴科表示，这解释了为什么她所研究的受限耀斑温度更高，并且比具有相同峰值 X 射线通量的爆发性耀斑更快地经历重联：“在受限耀斑中，重联发生在较低位置，因为活动区域的束缚场非常强，不允许结构上升 - 较低位置的场更强，因此重联进行得更快。”

虽然更快重新连接的意义可能不会立即显现出来，但解释说，“由于更高的重联率会导致更多的离子和电子加速，大型受限耀斑可能比爆发性耀斑更有效地产生电离电磁辐射。”

这并不是说受限耀斑重联时会释放更多能量；事实上，爆发性耀斑的重联通量与受限耀斑相同。相反，由于受限耀斑中能量释放更快，它们可能更有效地加速太阳等离子体中的离子和电子。

太阳系及太阳系以外地区的太空天气

就太空天气而言，日冕物质抛射和它们可能造成的后果往往最受关注。这是有原因的：虽然日冕物质抛射很少到达地球，但一旦到达，后果将是可怕的。

在里面，地磁风暴​​会损坏或摧毁电力传输设备，造成大面积停电。此外，这样的风暴会扰乱某些类型的通信，损坏卫星硬件，并使宇航员和高空飞行员暴露在可能致命的辐射下。虽然这些只是预测，但它们的证据部分基于 1859 年的地磁风暴，该风暴产生了明显的影响，导致电报站出现火花和火灾。

卡扎琴科的研究有助于更广泛地了解太阳耀斑的工作原理，也许有一天科学家能够更准确地预测耀斑何时发生，从而让人们有时间采取预防措施，避免地磁风暴造成的最严重后果。然而，她的研究也有更广泛的意义。

“其他恒星上发生了什么？”卡扎琴科问道。“那里有耀斑吗？那里有日冕物质抛射吗？从最近的研究来看，那里似乎有数千次耀斑，但日冕物质抛射，即日冕物质抛射，很难确定。”

虽然像太阳这样的恒星可能会定期经历 CME，而科学家和研究人员只是无法探测到其中的大部分，但目前的证据表明，受限耀斑在其他太阳系的太空天气中发挥的作用比在这个太阳系中更大。因此，这种看似影响较小的太阳耀斑类型可能决定系外行星是否适合居住——这对寻找适合殖民的系外行星的天文学家来说是一个很大的兴趣。

“所以，这是一个非常基本的问题，不仅关系到我们设备的安全，也关系到我们了解其他行星，”卡扎琴科说。

未来查询

虽然 Kazachenko 发现了受限的她说，还有很多工作要做。她的研究表明，受限耀斑会更快地重新连接磁场，并可能比爆发性耀斑更有效地加速带电粒子，但这些粒子的性质超出了其研究范围。

卡扎琴科说，应该进行后续研究。“你真正关注的是两组耀斑中粒子加速的统计总体？但我认为这才是未来的方向：不仅要详细观察一个单一事件，还要受益于我们现在从许多不同的卫星上获得的惊人观测结果，比如美国宇航局和欧洲航天局发射的名为太阳轨道器的新型卫星。”