【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】中國科學(xué)院云南天文臺“太陽活動及CME理論研究”團(tuán)組博士研究生謝小妍及其合作者，通過磁流體動力學(xué)(MHD)數(shù)值模擬來探究太陽爆發(fā)過程中產(chǎn)生的擾動。他們近期發(fā)表在英國《天文學(xué)會月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上的研究成果，呈現(xiàn)了前人關(guān)于波動的模擬工作中未呈現(xiàn)的重要特征。
太陽爆發(fā)常常會在太陽大氣中產(chǎn)生各種擾動，大尺度的擾動在觀測上表現(xiàn)為色球Moreton波、日冕遠(yuǎn)紫外(EUV)波。這些波的許多奇特特征極大地豐富了太陽物理學(xué)的研究內(nèi)容，不僅能使人們對太陽爆發(fā)的物理本質(zhì)有更透徹的理解，也提供了診斷日冕等離子體的新窗口。
謝小妍等人在太陽爆發(fā)災(zāi)變模型的基礎(chǔ)上，通過MHD數(shù)值模擬探究了太陽爆發(fā)過程中的擾動現(xiàn)象，尤其是一些大尺度擾動產(chǎn)生的原因。他們發(fā)現(xiàn)除了在過去的數(shù)值實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的擾動現(xiàn)象之外，還有一些新的現(xiàn)象發(fā)生。爆發(fā)過程中向外運(yùn)動的磁結(jié)構(gòu)會在其前方激發(fā)出快模激波。快模激波一邊前進(jìn)一邊向四周快速膨脹。當(dāng)它膨脹至底邊界時(shí)，與底邊界相互作用，形成Moreton波，同時(shí)激起回波。
通過模擬與觀測的對比，謝小妍等人提出了證認(rèn)回波的方法，并進(jìn)一步表明回波確實(shí)可以被觀測到，證實(shí)了EUV波的“真波”本質(zhì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，他們還發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)演化過程中，一部分的等離子體在回波后方堆積，在低日冕區(qū)形成一個(gè)等離子體的“堆積面”(Pile-up, 如圖)。
該發(fā)現(xiàn)的意義在于：一方面，“堆積面”的形成高度和運(yùn)動特征與EUV波段觀測到的快速CME在給定高度上產(chǎn)生的擾動非常相似，兩者出現(xiàn)的高度基本一致；另一方面，“堆積面”跟在Moreton波的后面向外傳播，速度大約是Moreton波的1/3，這與有些EUV波的速度與Moreton波速度之比也完全一致。結(jié)果表明這個(gè)等離子體堆積面也是EUV波的一個(gè)源區(qū)。利用數(shù)值模擬得到的數(shù)據(jù)，他們進(jìn)一步重構(gòu)了在不同波段可以被“觀測”到的圖像。結(jié)果顯示，在不同波段上“觀測”到的EUV波的特征有所不同，與實(shí)際觀測結(jié)果符合得很好。
該工作獲得中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)(A)類研究項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)項(xiàng)目及國家自然科學(xué)基金委-中國科學(xué)院聯(lián)合基金項(xiàng)目、云南省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、云南省萬人計(jì)劃-云嶺學(xué)者項(xiàng)目、以及中科院人才計(jì)劃項(xiàng)目的支持。
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