谱斑是太阳色球中的活动现象，通常人们把太阳色球层有些局部亮区域称为谱斑。有时谱斑亮度会突然增强，这就是我们通常说的耀斑。
8.6.2.1 谱斑
用Hα线或（CaⅡ的）H、K线进行太阳的单色光观测，可看到色球有很多亮区和暗区（见图8-35），分别称为亮谱斑和暗谱斑。常把Hα线看到的谱斑称为氢谱斑，而把H和K线看到的称为钙谱斑。用谱线内不同部分和不同谱线看到的谱斑形态也有差别，这是因为它们对应的有效色球高度不同。
图8-35 色球的Hα（左）和Ca K（右）单色像
谱斑出现在色球中，位于光球之上，它们延伸区基本与光斑一致，故又称谱斑为色球光斑。但仔细观测表明，光斑与谱斑的相关性较弱。大多数谱斑也与黑子有联系，其寿命达几个太阳自转周，谱斑比黑子出现早而消失晚。谱斑的大小为几千千米到几十万千米，其形态、结构和亮度常在变化。从低色球层到日冕，谱斑的反衬度随温度升高而增大。谱斑亮度与磁场之间存在正相关。
钙谱斑和氢谱斑的面积和亮度都随黑子活动11年周期而变化，黑子多时，谱斑也多且较大、较亮。谱斑与暖变射电、X射线辐射也有很好的相关性，表明谱斑区域延伸到较大高度，因而有时采用“射电谱斑”和“X射线谱斑”之称。
8.6.2.2 耀斑
1859年9月1日，白光观测到一个大黑子群附近“光芒夺目的弯镰刀形耀斑”，同时，地球上发生电信中断、特大磁暴和极光等现象，从此拉开观测研究耀斑的序幕。这样的白光耀斑出现较少。用氢的Hα线或（CaⅡ的）H、K线进行太阳的单色光观测，有时可看到色球局部区域急骤增亮10倍以上的现象，称为耀斑，也曾称色球爆发。耀斑是太阳高层大气（很可能在色球-日冕过渡区或低日冕）的一种急骤不稳定过程，在短时间（几分钟到几十分钟）内释放出很大能量（1020～1025J），引起局部瞬时加热，不仅谱线辐射，而且各种电磁辐射（从γ射线和X射线、远紫外到可见光及射电波段）及粒子辐射都可能突然增强，对日地空间环境和地球有重要影响。
地面观测常用色球望远镜在Hα线心及不同部分巡视耀斑的前兆及爆发过程；用太阳望远镜大型光谱仪进行空间、时间和光谱的高分辨观测，研究耀斑过程的光谱、亮度场、速度场和磁场；大型射电望远镜也用于观测耀斑以及耀斑的短波电磁辐射和粒子探测。
图8-36为1972年8月7日的典型“大耀斑”在Hα单色光的发展过程，耀斑先是一群亮片，面积很快扩大并变得更亮，极大时连成大片，然后双带分开、拉长，双带之间出现由热日冕云凝聚的环状日珥，而亮度逐渐减弱。图8-37为2011年8月9日的日面边缘大耀斑。
图8-36 1972年8月7日的典型“大耀斑”在Hα单色光的发展过程
图8-37 2011年8月9日的X6.9大耀斑［SDO（太阳动力学观测台）摄］
在特殊的太阳活动时，每天发生几个耀斑；而太阳宁静时，几星期才发生一次耀斑。耀斑发射频数随太阳活动有约11年的周期，小耀斑比大耀斑更频现。
耀斑过程可分为两个基本阶段：脉动相（闪相），用Hα观测，最先在黑子群上空或附近的谱斑区出现一些小亮点，它们迅速增亮和面积扩展，延续几分钟（有的达1小时），达辐射强度最大；渐变相（主相），从其强度最大在约1 h（有的达1 d）内缓慢减小。在微波、远紫外和硬X射线还观测到耀斑闪相开始100～1000 s出现“脉冲相”（或爆发相）；此外，还在软X射线和远紫外有耀斑的前相。
耀斑的光学（常用Hα观测资料）级别（Imp Opt）用两个字符表示（见表8-3）：第一个字符由耀斑亮度极大时的面积决定，分五个级别（S、1、2、3、4）；第二个字符表示亮度，分b（亮）、n（中等）、f（弱）三个级别。不同级别的Hα耀斑持续时间也不同，从亚耀斑（S）的几分钟到最强4级的2小时以上。在太阳活动极小时观测到1级以上耀斑为每年40～60个，而极大时每年1000～2000个，白光耀斑约每年15个。(www.xing528.com)
表8-3 耀斑的光学级别
*视（投影）面积以日面面积的百万分之一为单位；**真（改正投影后）面积以平方度为单位。
耀斑也常用X射线（波长为1～8Å）辐射级别，按地球处的流量（以W／m2为单位）峰值以5个字母表示数量级（A为小于10-7，B为10-7～10-6，C为10-6～10-5；M为10-5～10-4；X为大于10-4），字母后加流量数值（1.0～9.9），例如，C3.2表示最大流量为3.2×10-5单位。
当太阳发生耀斑等局部区域剧烈活动时，常伴有从毫米波到千米波的太阳射电爆发。可以根据射电流量进行耀斑级别分类，在2 GHz以上的微波射电流量F超过1 s.f.u（太阳流量单位，1 s.f.u=10-22W／m2·Hz）的每个事件都是耀斑。对于脉冲耀斑，光学级别（Imp）与微波流量（F）有如下近似关系：
于是，微波射电流量5 s.f.u、30 s.f.u、300 s.f.u、3000 s.f.u、30000 s.f.u.分别对应光学级别S、1、2、3、4。但耀斑在其他波段的持续时间与光学耀斑有所不同。
耀斑在几种波长的强度变化如图8-38所示。
尽管上面从不同波段对耀斑做了级别划分，但从耀斑物理机制角度分为两种基本类型：①单环耀斑（或致密耀斑），也称静态耀斑，大多数耀斑都属于此类，它们是小耀斑，基本上是预先存在的拱、单磁环或环系，但X射线出现亮点，而在整个事件中形状不变，没有明显的运动，它们发生在大尺度单极区或单个黑子附近；②双带耀斑（见图8-39），又称动态耀斑，它们比单环耀斑大得多且更猛烈，发生在暗条附近，仅在暗条开始瓦解时出现，在Hα单色像上看起来呈两条亮带，双带以2～10 km／s的速度在几小时内逐渐离开，与典型大双环耀斑伴生的最突出和持久的特征是升到日冕的耀斑（后）环。
图8-38 耀斑在几种波长的强度变化
图8-39 双带耀斑模型
从产生高能粒子角度，可以把耀斑分为三类：①非粒子耀斑，不产生高能粒子，只是一些小的光学耀斑，即1级耀斑或亚耀斑，没有伴随米波射电爆发（有的也伴有微波渐升渐降的热爆发），所伴有的X射线辐射是能量不超过10 keV的热爆发，没有任何行星际效应；②电子耀斑，仅产生约40 keV的非相对论性电子发射，基本不伴有其他高能粒子发射，它们一般是有闪相的光学小耀斑（1级耀斑或亚耀斑），伴有Ⅲ型米波等射电爆发和能量小于20 keV的脉冲X射线爆发，也没有行星际效应；③质子耀斑，有大量相对论性高能质子发射，也有相对论性和非相对论性电子发射，它们都是不小于2级的光学大耀斑，伴有米波及微波射电爆发和能量不小于20 keV的硬X射线爆发，有行星际效应（质子事件），造成地球磁暴。
大多数耀斑都出现以黑子群、谱斑或宁静暗条为特征的活动区，与磁场有密切关系。观测表明，一旦太阳大气形成偶极磁区，尤其偶极场扭转或剪切因而梯度大，就可能发生耀斑。耀斑常发生在纵向磁场中性线，也是视向速度反转线附近。
不同的耀斑和同一耀斑的不同阶段的电磁辐射谱有变化，各种电磁辐射的爆发产生的温度范围很宽（104～106K）。大耀斑的总能量约3×1025J，中等耀斑能量为1023～1024J，亚耀斑能量为1021～1023J。图8-40给出了耀斑的电磁辐射源的高度分布。
图8-40 耀斑电磁辐射源的高度分布
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