日冕扰动传播的数值模拟(Ⅲ)太阳风的影响

本文数值研究了二维磁流体动力学平衡基态下开场区日面冷物质径向喷射所引起的日冕动力学响应。结果表明:(1)在高密度环前方有一弱扰动区近似以Alfvén速度向外传播;(2)高密度环前缘移动速度随着径向距离而增加, 其增加值近似为局地太阳风速度;(3)高密度环中等离子体的最大径向速度约在4个太阳半径处趋于局地逃逸速度;(4)对于强开放场, 环形结构在θ方向上没有明显的扩张。这些结果可以更好地解释伴随有日珥的日冕物质抛射事件。      

太阳色球层-日冕中扰动的传播

为了模拟太阳色球层、过渡层和日冕中扰动的传播特征,本文在一自洽的非等温、非均匀等离子体初态下,应用二维时变可压缩磁流体动力学模拟,数值研究了过渡层附近局地加热引起的扰动传播过程.结果表明,扰动分别以局地快磁流波速度向四周传播,数值模拟结果与局地快磁流波推算结果符合得很好,其特征可以解释SOHO/EIT观测到的波动事件.      

中性电流片的形成和环形日冕瞬变

在双极背景场下,光球层反向磁通量的喷发将会在新老磁场之间形成中性电流片.本文从理想磁流体方程组出发,考虑磁场和日冕等离子体的相互作用,对上述电流片的形成过程进行了数值研究.结果表明,对亚音速喷发,将由里向外形成四个区域:(1)由喷发物质直接形成的低温,高密度日珥,位于最里层;(2)紧挨抛射日珥的低温稀疏区;(3)喷发物质和日冕物质向中性电流片集中形成的高温.高密度物质环;(４)在环的周围,由快磁声波形成的,密度略比日冕背景为高的前鞘区.上述结构与典型的环形日冕瞬变的观测特征相符.由此表明双极背景场下反向磁通量的喷发可能是触发这类瞬变的重要机制.      

日冕瞬变的观测特征和理论解释

本文综述了日冕瞬变现象的主要观测特征及其理论模型.日冕瞬变是从太阳日冕中向行星际空间大量抛出物质的过程,每次事件可有5×1015克的物质在103秒的时间内以约500公里/秒的典型速度被驱动流到日球中.日冕瞬变与太阳耀斑和爆发日珥事件有密切的相关性.作为一种新的太阳活动现象,近年来对日冕瞬变提出了许多理论解释.一种数值模拟方法将瞬变看成是由于热力学量或磁力在日冕底部的脉冲增长所产生的结果.许多分析模型认为是由磁环内部的电磁力或外部的磁压力驱动所致,或者是环中磁浮力驱动的结果.考虑到瞬变与耀斑和爆发日珥的相关性,活塞驱动模型认为,瞬变是稠密等离子体喷射,像活塞驱动机制.观测和理论都有待于进一步的研究.      

螺旋结构日珥的内螺度

本文导出了螺旋结构日珥内螺度的表达式,并利用观测资料计算内螺度．结果表明,内螺度的大小与日珥的稳定性有关;宁静日珥的内螺度较小,爆发日珥的内螺度较大;在日用从宁静-爆发-匀速上升的演化过程中,螺度将不断积累-释放-转移到日冕空间．      

太阳大气中非线性波的数字计算

本文用多方过程方程式封闭一维带引力场的流体力学方程组,用不同的γ值计算了不同类型的扰动在HSRA太阳大气模型中向上传播和演化。说明在太阳大气中向上传播的小扰动能够发展成为激波;激波的形成高度基本上不受热力学过程的影响,而与扰动强度关系很大,愈小的扰动传播愈高;但由于太阳大气中湍流场的存在,完全有可能使这样小的扰动在未形成激波前就被破坏掉。这就证实了一些人认为的对流层机械波并不是一个对色球和日冕的有效加热机制的说法。      

近地微电离大气中阿尔芬波的截止

利用全电流双流体模型分析了地面磁扰动信号在近地层大气中的传播.结果表明磁扰动信号的传播模式受中性粒子elax-elax离子碰撞频率、磁扰动频率、磁粘滞系数以及大气离化系数等参数的影响.中性粒子碰撞效应导致近地层大气中不存在阿尔芬波传播通道.当磁扰动频率远小于0.001Hz时,磁扰动传播存在趋肤效应,且在近地大气中从高往下逐渐增强;当磁扰动频率远大于0.001Hz时,磁扰动以类似于真空电磁波的模式在近地大气中传播.      

简单强磁云的结构特征

本文讨论了1980年12月19日和3月19日两次无大型共转流相联系的行星际简单强磁云事件的磁流体动力学结构特征。此两磁云均以高温、高密度的湍流结构为先导,接着是低温、低密度,磁场很强且倾角单调旋转的磁云本体,后随另一密度稍高的结构。磁云本体内Alfvén波速及磁压对动能密度和热压的比值异常地增高,有利于磁云后的扰动迅速穿越磁云向前传播并向前边界集结。磁云边界上的巨大磁压梯度力及MHD波动在高密度结构内的耗散有可能对磁云前的太阳风进行加速和加热,形成双锯齿流速图象。简单磁云的结构很象典型的日冕质量抛射事件。此外,还简要地分析了磁云引起的地磁暴和宇宙线下降。      

太阳大气中有限振幅磁场扰动的动力学过程

本文从完整的磁流体动力学方程组出发,通过太阳大气中磁力线管根部有限振幅磁场的扰动,研究了非线性磁场的动力学演化。假设初始磁场位形足β<<1的势场,根部磁力线管磁场扰动,驱动等离子体运动,一部分磁能转换为等离子体动能。等离子体压缩运动具有快磁声波的特性。计算结果给出非线性磁场演化的定量关系,可以解释太阳大气中日冕活动过程。也可用于模拟实验室里高β实验装置中的等离子体的持性。      

2009年2月13日EUV波现象数值研究

结合STEREO卫星的观测和三维磁流体力学数值模拟方法, 采用WSO (Wilcox Solar Observatory)磁场数据和势场源表面模型建立日冕初始磁场, 并在日面活动区加上时变的压强扰动, 对2009年2月13日05:35UT爆发的CME-EUV波(Coronal Mass Ejections-Extreme Ultraviolet wave, 日冕物质抛射-远紫外波)事件进行研究. 从COR1/STEREO-A图像判断, 此次CME前沿速度约340km·s-1, 角宽度约60°; 分析EUVI/STEREO-B 195 ?的差分图像, 可以看到, 环形亮环波前从活动区向四周传播, 亮环波前后面是日冕暗化区, 取四个方向的波前位置进行线性拟合可知, 该EUV波速度为247km·s-1, 数值模拟得到的EUV波速度为245km·s-1, 将计算结果采用IDL可视化后可以看到明显的亮环和暗区结构, 数值模拟结果与卫星观测相一致, 表明该EUV波现象是快磁声波.      

太阳色球层-日冕中扰动的传播(Ⅱ)

首先讨论了磁流波传播的线性特征，然后构造了球坐标中-自治的非等温，非均匀等离子体初态，应用二维时变可压缩磁流体动力学模拟，数值研究了色球层底部压力脉冲所引起扰动的全球传播过程，结果表明，在极区，压力脉冲导致的扰动传播可以区分成两类不同模式的波动，快磁声波与慢磁声波，而在赤道附近，传播扰动是快模磁声波，在源区附近还存在一非传播的扰动，模拟结果的特征有助于解释SOHO/EIT观测到的波动事件。     

螺旋结构日珥爆发过程的物理本质

用Kuperus-Raadu模型描述日珥与背景场的互作用,Lundquist场描述日珥电流和磁场的分布,综合分析1980年8月18日爆发日珥的观测资料,讨论了该日珥爆发过程的物理本质。结果表明:(1)爆发日珥的物理原因是由于Lundouist场的kink不稳定性;(2)爆发过程中日珥磁能快速释放,从而导致电流强度不断减小,出现日珥上升并逐步趋于稳定;(3)日珥的爆发可能是导致CMEs的重要原因之一。      

龙卷日珥后期的环形结构内的物态分布

本文依据1990年8月29日龙卷状爆发日珥后期形成的环形结构形状,根据力平衡条件,求得了该环形结构内的运动速度、物质密度和磁场强度随环形弧长的分布,结果表明:在环的衰退期,环内物质由环顶向下运动基本上是一种在太阳重力作用下的自由下落运动;环内物质密度和磁场强度与环的形状密切相关。      

磁扰期间地磁场日食效应的分析

本文利用扰动场差值的方法对1958年4月19日日环食及1968年9月22日日全食期间我国地磁场的日食效应进行了分析。在磁扰日中仍然分辨出了日食对我国有关地区地磁场的明显影响。对比两次日食的分析结果,定性地讨论了日食影响地磁场的大小和方向。      

太阳耀斑和地磁扰动的统计分析(1966—1978)

本文给出了不同等级、不同持续时间、发生在日面不同日心经距上的太阳耀斑所引起的各种地磁指数(Ap、AE、Dst和Kp指数)的变化,讨论了各类耀斑所引起的地磁扰动的特点以及耀斑的日心经距及其喷发物在日地空间的传播速度对磁扰强度的影响。      

日地共转扰动似稳结构及其反相和漂移规律的最新证据

日地共转扰动似稳结构及其反相现象在第２１及２２周再次显现，从而证实了上述发现是一种在长达世记的时间尺度内存在的普遍规律。包括１９９１－１９９２年内的百年地磁扰动资料还说明偶数太阳周的共转似稳结构扰动峰有逆太阳自转而线性性漂移的趋向。对即将来临的极小年前可能出现的共转扰动作了试验性的预测。     

温度扰动激发的重力波波包非线性传播过程的数值研究

采用谱配置方法建立了一个中层大气扰动传播的全非线性动力学数值模型，利用该模型对具有高期分布的波状温度扰动在可压大气中的演变和传播过程进行数值模拟，模拟结果表明：温度扰动很快就会激发出两支重力波波包，其中一支向上传播，而另一支则向下传播；这两支重力波波包的传播路径与线性理论给出的射线路径有些差异，进一步的数值分析则表明，给定的温度扰动在经过约3h的演变后，完全转化为波动，在这个转化过程中，79％的扰动能量转化为波动能量。     

Radio-scintillation observations of interplanetary disturbances

Recent developments in the studies of interplanetary disturbances by scintillation (IPS) techniques are briefly reviewed. The turbulent post-shock region of an interplanetary disturbance produces transient enhancements in the scintillation level and the flow speed in many cases. An empirical method to determine three-dimensional angular distribution of propagation speed of the disturbance on the basis of IPS measurements of post-shock flow speeds is applied to 17 events which took place in 1978–1981. Among them, four representative examples including two events which were associated with disappearing solar filaments are described in detail. Several disturbances had oblate configurations; the latitudinal extent is smaller than the longitudinal extent. On an average, the angular distribution of propagation speed at 1 AU heliocentric distance is quasi-isotropic over a longitudinal range of 100° centered at the normal of relevant solar phenomenon. The net excess mass and energy in an interplanetary disturbance associated with a disappearing solar filament can be comparable to those of an interplanetary disturbance associated with a large solar flare.