太陽大氣磁場結構和太陽活動機制的研究

《太陽大氣磁場結構和太陽活動機制的研究》是依託南京大學，由郭洋擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：太陽大氣磁場結構和太陽活動機制的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：郭洋
• 依託單位：南京大學

項目摘要

太陽大氣是由磁化的電漿組成的，磁場對理解太陽大氣中的各種活動現象起著至關重要的作用。通過磁場的觀測和速度追蹤方法，人們可以得到光球的速度場。然而，不論是光球的水平速度場還是太陽高層大氣中(比如日冕)的磁場測量都還存在著困難，從而影響了我們對太陽活動現象的理解。本項目擬採用先進的偏振測量儀器得到的光球矢量磁場以及近幾年來發展的最新的磁場外推方法和速度場計算方法來研究太陽的三維磁場結構以及太陽活動現象的物理機制。我們準備重點研究太陽三維磁場的拓撲結構，螺度注入和積累的原因、過程和結果，並且在此基礎上研究太陽活動現象的物理機制。通過本項目的研究，我們希望更加深入地理解耀斑和日冕物質拋射的觸發和驅動機制、暗條的磁場結構以及其它太陽結構和活動（比如活動區、冕洞、小亮點、微耀斑等）的物理機制。

結題摘要

太陽大氣中充滿了磁化的電漿。磁繩爆發、耀斑、日冕物質拋射和日冕波動等太陽活動現象是由磁場及其演化引起的。然而太陽大氣中的磁場只能在光球中被常規觀測到。由於日冕具有較低的氣壓磁壓比，靜止狀態下的日冕磁場可以由無力場來近似模擬。因此，我們這個項目集中研究如下問題：（1）太陽光球磁場的觀測和分析；（2）光球速度場和磁螺度的計算；（3）非線性無力場外推技術以及磁場拓撲結構分析技術的發展和套用；（4）運用上述手段來解釋太陽大氣中的結構和活動現象。我們得到了如下重要結果。第一，我們進一步完善和發展了球坐標下的非線性無力場外推技術並且把它套用到了觀測之中。第二，我們通過多波段觀測以及矢量磁場、光球速度場、磁場結構的分析，解釋了重現日冕噴流的機制，構造了纏繞噴流的模型。第三，我們編寫了計算三維壓縮因子的程式，從而可以得到準分界面的三維結構。三維準分界面結構顯示磁繩周圍由準分界面包裹，磁重聯特別容易在這些地方發生，從而把光球注入的螺度傳輸到磁繩中。第四，我們使用觀測結果和磁流體力學波的理論研究了冕環系統內激發的Kink模波動的基頻和一次諧頻震盪現象，並且使用冕震學計算出的磁場強度和三維磁場外推的結果進行了詳細地比較。第五，我們使用太陽動力學天文台（SDO）搭載的大氣成像組件（AIA）觀測的高解析度極紫外圖像對日冕極紫外傳播前端進行了一個統計研究，並且使用日震和磁場成像儀（HMI）觀測的磁場外推得到了這些傳播前端的三維磁場結構。我們發現非波分量很可能是由於磁場重聯產生的。