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在等离子体物理和空间科学领域,太阳耀斑中高能粒子的加速过程依然是一个有待澄清的课题。本论文,借助测试粒子的方法(test particle calculation),研究太阳日冕(与太阳耀斑以及日冕物质抛射——CME相关联的)串级重联电流片中直流电场(E)=-(u)×(B)+η(J)对电子的加速。串级重联电流片是通过使用了自适应网格细化技术的2.5维高分辨率电阻性磁流体(2.5D adaptive meshrefinement——AMR resistive MHD)模拟得到的。串级重联电流片中可自洽地包含多个X型和O型(磁岛)磁零点。此外由于2.5维电流片中导向磁场的存在,电子回旋半径和回旋周期远小于MHD模拟的空间和时间尺度,因此采用引导中心理论对电子的运动轨迹和加速过程进行描述。电子轨道上的(处于MHD模拟网格之间的)电磁场信息则通过线性插分(linear interpolation)获得。MHD模拟得到的电流片中的直流电场(E)=-(u)×(B)+η(J)包含有感应电场-(u)×(B)和电阻电场η(J)两部分。分别研究电子(在<1s的时间内)在这两种不同电场中的加速过程。 当仅有感应电场-(u)×(B)存在时,绝热磁化的电子只能通过垂直于磁场方向上的(磁场梯度、磁场曲率等)漂移运动从感应电场中获得能量。磁场梯度、曲率加速电子的过程中,电子的加速效率强烈地依赖于电子的初始状态(比如:初始能量越高的电子越容易被加速)。由于电流片中磁岛的存在,根据电子末态的空间分布,电子可被划分为两组:大部分的电子被束缚在电流片的磁岛中——束缚电子,另外一小部分电子则沿着X型磁零点周围的“开放”磁力线沉降到太阳光球中——沉降电子。磁场梯度、曲率加速在束缚电子、沉降电子的加速过程中拥有不同的地位:磁场曲率加速主导束缚电子的加速过程,束缚电子在平行于磁场方向的能量被显著加强;而在沉降电子加速中占主导地位的是磁场梯度加速,沉降电子能量的增加主要在垂直于磁场的方向上。为了与太阳耀斑中的硬X射线观测作对比,以非热韧致辐射的薄靶模型为基础,计算了被加速后的束缚电子在不同的初始分布函数下所能释放的硬X射线谱。在一定条件下,计算所得的硬X射线谱是可以与观测作对比的。因此这些束缚电子很可能对应太阳耀斑的日冕硬X射线源以及CME所拖拽的电流片中亮点的源。然而磁场梯度加速沉降电子的效率并不高(最大能量增加只有几个keV),沉降电子群在太阳色球中并不能产生有效的硬X射线辐射。然而在色球磁中性线(magnetic polarity inversion line——PIL)两侧,沉降电子呈现出不对称的双带状分布。这种不对称性或许与双带耀斑足点不对称的辐射和演化有关。 反常电阻被开启后(当电流密度大于一定的数值时,等离子的不稳定性就可能被触发,从而引进反常电阻),虽然电阻电场远小于感应电场,但电阻电场却主导着电流片中电子的加速。同时产生另一种新的电子群——行星际(逃逸)电子,成为太阳高能粒子事件(solar energetic particle——SEP)的参与者。由于电阻电场加速占主导,电子的加速效率更多地只依赖于电阻电场的空间分布。同时还发现被电阻电场有效加速的电子会拥有很长的反平行于电阻电场的位移。计算结束时,大多数被电阻电场加速的高能电子拥有~180。的偏转角,进而经历电阻电场加速的高能逃逸(沉降、行星际)电子只出现在了PIL的一侧。此外束缚电子、沉降电子和行星际电子的主要加速区域位于电流片中的不同位置,显示出不同的加速特性。束缚电子能量谱中出现的折点(energy break)也是由于它们拥有多个加速区所引起的。电阻电场的出现,使束缚电子和沉降电子被加速到MeV的量级,而几乎所有的行星际电子都拥有大于100keV的能量。相应的束缚电子和沉降电子的能量谱很硬(<2),而行星际电子的能量谱相对而言较软一些(>3)。同样,以非热韧致辐射的薄、厚靶模型为基础,计算了被加速后的束缚电子、沉降电子所能释放的硬X射线谱,以及沉降电子和行星际电子的流量曲线和各种电子群的空间分布。