《冕環與開放場重聯驅動太陽風起源的數值模擬研究》是依託北京大學，由楊利平擔任負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：冕環與開放場重聯驅動太陽風起源的數值模擬研究
- 項目負責人：楊利平
- 項目類別：青年科學基金項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
太陽風起源問題是空間物理和空間探測的關鍵科學問題之一。已有模型大多假設太陽風是由光球經色球到日冕沿一恆定流管的穩態流動。基於新的觀測結果, Fisk et al., (1999，2003)和Tu et al.,(2005a,b)提出了磁重聯驅動的太陽風起源模型（以下分別稱為FISK模型和TU模型），並引起廣泛關注。最近我們對TU模型進行了數值模擬驗證，發現超米粒水平對流引起的磁重聯確實能夠為初始外流提供所需的物質。在此基礎上，對FISK模型的研究將有助於進一步認識磁重聯驅動的太陽風起源模型。本項目擬在已建立的MHD數值模式基礎上，數值研究FISK模型下太陽風的物質供應，波動激發對太陽風的貢獻，和冕環參數對太陽風的影響；特別對比研究FISK模型和TU模型下太陽風起源的動因。預期明晰FISK模型太陽風外流發生和加速過程，揭示磁重聯驅動太陽風起源的主導因素，加深對太陽風起源機制的認識。
結題摘要
太陽風是由太陽發出的連續的高溫高速電漿流,是形成日球層的主要介質。自1962年水手2號飛船證實太陽風的存在以來,太陽風的起源，加速和加熱一直是尚未解決的基本科學問題。磁重聯、波動、湍流被認為對太陽風起源，加速和加熱有重要貢獻。本研究針對太陽大氣的特點，研製了描述太陽大氣磁流體重聯的2.5維數值模式及描述太陽風湍流的3維可壓縮磁流體數值模式。利用太陽大氣磁流體重聯模式，模擬研究了光球運動驅動的交換重聯的物理過程，首次揭示日冕間歇磁場重聯激發磁流體力學波動的物理過程。在磁流體數值模擬基礎上，利用測試粒子模擬，得到重聯區對流電場能夠加速電子到200 keV，其中向上運動的高能電子能譜與超熱電子能譜一致；表明太陽風中的超熱電子可能由太陽大氣的磁重聯產生。同時，模擬了非線性阿爾分波加速加熱太陽風的物理過程，得到日冕底部注入的均一分布的低頻阿爾分波在日冕主要分布在遠離赤道平面的區域，並且加速電漿形成高速流；而在赤道平面的附近，阿爾分波耗散，從而形成低速流。利用可壓縮磁流體湍流模式，模擬了自由演化的阿爾芬性湍流，首次得到湍流中旋轉間斷面可由非均勻的阿爾芬速度引起的阿爾芬波的陡化產生；通過提出識別慢波新判據，分析了湍流中慢波的傳播演化過程，得到慢波可嵌入在阿爾芬性背景中。
