太阳活动激烈时,在磁场结构复杂的活动区中,磁场梯度很强的区域,可能发生质子耀斑.它的特性是:在厘米和毫米波段有太阳射电爆发,且具有Ⅱ型和Ⅳ型暴;有硬X射线爆发,能谱变硬.太阳粒子可能从这些区域被加速至相当高的能量,进入日球空间,形成太阳高能粒子事件.粒子的通量和微波射电特性密切相关.现在已有可能根据质子耀斑活动特征对太阳质子事件作出预报.
太阳宇宙线中能量高于5×108电子伏的质子能进入地球大气层,产生次级粒子,这种高能事件称为相对论性太阳宇宙线事件或地平面事件.地平面事件的次数很少,从1942年到1978年全世界只记录到31次.其中最大的一次发生在1956年2月23日,粒子的最大磁刚度(见宇宙线地磁效应)至少高达2×1010伏特,磁刚度超过109伏特的质子积分方向通量为107粒子/(米2·球面度·秒),相当于银河宇宙线强度的几十倍.这类高能事件对宇宙飞行器和宇航员有一定的损伤作用.
太阳高能粒子中能量低于5×108电子伏的太阳质子称为低能太阳宇宙线.其中能量高于10×106电子伏的质子能进入地球极区电离层,使D层电子密度增加,导致无线电波衰减,形成“极盖吸收事件”,甚至还能影响到高层大气的光化学反应,增加大气NO成分,降低臭氧成分.极盖吸收事件的次数比地平面事件多得多.1956~1978年记录到的86次事件(包括10余次地平面事件)中,最大的一次发生在1972年8月4日,电波吸收高达60分贝以上,臭氧降低20%左右.能量更低的事件只能通过卫星仪器观测到,称为“卫星敏感事件”,它的次数更多.目前记录到的太阳质子的最低能量约为3×105电子伏.
太阳质子的能谱比银河宇宙线能谱陡,或者说比较软,也就是低能粒子丰富、高能粒子稀少.不同事件的能谱有相当大差别,其中低能部分容易因行星际传播效应而发生变化.高能谱较陡,幂指数在3.4.5之间;低能谱较平坦,幂指数在1.4.3之间.有好几个事件的高、低能谱都可用指数接近于3的动能幂律谱表示,有的用磁刚度谱表示,低能部分仍比较平坦.
在太阳电子-质子事件中,非相对论性电子常常比相对论电子( E塼30万电子伏)和质子先到达地球,这表明低能电子先被加速.一般认为,太阳粒子的加速包括两个阶段,首先是对电子预加速到非相对论能量,并激发出各种类型的脉冲爆发,形成耀斑.由于电场和波的作用,使电子进一步加速并汇聚成日冕电子流,产生Ⅲ型射电爆发,电子流离开太阳进入行星际空间;第二阶段是耀斑爆发达到极大时,形成日冕激波,产生Ⅱ型射电爆发.激波或其他湍流使电子加速到相对论能量,同时也对质子进行加速,使电子和质子进入行星际空间.高能电子在磁场中激发同步加速辐射,形成Ⅳ型射电爆发
太阳宇宙线进入行星际空间受到太阳风和行星际磁场的作用,强度和方向都会发生变化,称为传播效应.太阳耀斑发生后,要经历十几分钟甚至几十分钟,才能在地球附近观测到各种能量的粒子.粒子的到达时间比按其速度折算的时间长,即使是能量相同的粒子也不是同时到达的.在行星际空间观测到的太阳宇宙线粒子的强度变化,有个时间发展过程,这个过程的长短决定于粒子能量的高低,但是都远超过耀斑活动本身的持续时间.粒子的强度先是在几分钟到几小时内迅速增长至某一极大值,然后近似地随时间按指数函数形式,经历数小时至几天衰减到增加前的水平.根据时间变化曲线,可以估算出粒子的传播距离约为 12天文单位,视粒子的能量而定.这些时间变化特征表明,太阳宇宙线是经历了曲折的路程才到达地球的,它走的既不是直线,也不是简单地绕行星际螺旋磁力线作回旋运动到达地球的.它的输运过程很象脉冲点源的扩散过程.行星际介质非常稀薄,只有磁场才能影响太阳粒子的运动.在行星际空间,除了呈螺旋线状的大尺度磁场外(见行星际磁场),还叠加着太阳风的波动和湍流引起的随机小尺度不规则磁场.正是这种不规则磁场,使太阳宇宙线粒子的运动轨道发生随机的散射,形成扩散运动.
低能太阳宇宙线有明显的方向性,即各向异性.在事件开始阶段,各向异性很大,达20~25%,方向明显地沿日地联线偏西的行星际螺旋线方向,这说明粒子最初是沿螺旋磁力线到达观测点的.随着粒子强度增大至极大值,在地球附近粒子密度分布趋于均匀,因此沿螺旋线的各向异性也变小.值得注意的是,各向异性逐渐转到日地联线即太阳风的方向.这说明除了沿磁力线的扩散外,还有随太阳风对流的输运过程.这种对流效应是由于太阳风带动行星际磁场,因而也带动宇宙线粒子运动所引起的,在宇宙线事件后期起着主导作用.太阳风对流会带动密度峰离开太阳.而当密度峰通过观测点后,扩散就会变成沿磁力线方向指向太阳.这种逆向扩散与径向太阳风对流矢量合成,就使各向异性矢量转到沿日地联线以东约45°方向.粒子各向异性的时间变化,有力地说明粒子除沿磁力线扩散外,还存在径向对流效应.在事件开始时,扩散占主导作用,而在后期对流起主导作用.
另外,LZ说传送是错误的,准确点的说法应该是传播