太阳质子事件

太阳出现大耀斑时,常发出大量高能带电粒子(即太阳宇宙线),在地球周围可观测到,这叫作太阳质子事件。与高能粒子共生的耀斑称为质子耀斑。太阳宇宙线中绝大部分是质子,其次是α 粒子,电荷数大于3的粒子很少。太阳宇宙线粒子的能量范围是107~1010电子伏。

太阳质子事件通常可分为两类,能量大于5×108电子伏的称为相对论性事件。小于5×108电子伏的称为非相对论性事件。太阳宇宙线到达地球附近,在地磁场作用下进入地球极盖区域,上述粒子能够穿透到地球大气的电离层D层并使其电离度增加,因而D层对电波的吸收本领增强,在地球高纬地区用电离层不透明度计即可测到宇宙噪声强度突然下降(即极盖吸收)。这就是太阳宇宙线到达地球的证据。测定宇宙噪声强度的减弱程度可以表示太阳质子事件的大小。通常人们将平时噪声强度与减弱时噪声强度之比的常用对数值的十分之一叫作分贝。太阳质子事件的大小便用分贝数表示。较大质子事件往往使宇宙噪声的吸收在几分钟内增加几分贝,而在一个多小时或更长一些时间逐渐恢复。根据1956~1970年间不完全的统计,在这15年中记录到的较大的质子事件有114次。长期以来,人们一直利用电离层不透明度计来间接测量质子事件的规模,到了1967年5月,才代之以专门监视太阳质子事件的卫星“探险者”34号和“探险者”41号。在已记录到的太阳质子事件中,规模的大小差别很大。又因每一次事件的能谱以及测量的方法都不尽相同,所以需要对质子事件进行统一的分类。1970年国际上正式采用了斯马特和谢伊的分类法,将三种不同仪器观测到的结果统一起来。质子事件 S-S分类法见下表。

图

在大的太阳质子事件中,质子瞬时最大强度可超过正常银河宇宙线三、四个数量级。当这种高能质子到达地球附近时,卫星上某些仪器设备,如太阳能电池,在高能粒子的长期轰击下,工作性能将严重衰退。对于在飞船外执行任务的宇航员,也是一种威胁。当剂量超过300~500特拉时(1特拉=100尔格/克),就有致命的危险;而一次较大的质子事件的辐射剂量,在1克/厘米2的防护层下可达 103特拉以上。因此太阳质子事件对航天事业有很大的危害。

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