太阳光球磁亮点的基本特征研究及其对日冕加热的贡献

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1、第32卷　第1期天文学进展Vol.32,No.12014年2月PROGRESSINASTRONOMYFeb.,2014doi:10.3969/j.issn.1000-8349.2014.01.01太太太阳阳阳光光光球球球磁磁磁亮亮亮点点点的的的基基基本本本特特特征征征研研研究究究及及及其其其对对对日日日冕冕冕加加加热热热的的的贡贡贡献献献刘艳霄1;2，林隽1，吴宁3(1.中国科学院云南天文台，昆明650011；2.中国科学院大学，北京100049；3.云南师范大学旅游地理学院，昆明650031)摘要：在太阳光球表面出现的磁亮点是目前观测手段能够分辨的最小磁结构，也被认为是日冕中的磁绳在光球足

2、点运动的可靠示踪者。磁亮点的尺度约为100»300km，寿命从几分钟到几十分钟。磁亮点被观测到不仅具有漩涡运动现象，还有很强的振荡现象。磁亮点是在磁通量管的对流坍缩过程中形成的，这已被观测和数值模拟所验证；磁亮点的运动导致其所在的磁通量管产生振荡，或者与其他磁通量管发生扭绞。理论上认为，这些振荡会以波的形式向色球和日冕传送能量，而磁通量管之间的扭绞会在色球和日冕中发生磁重联并释放能量，从而加热色球和日冕。为了解开日冕加热和色球加热等未解之谜，对磁亮点的研究显示出它特殊的重要性。对磁亮点的基本特征、形成原理、观测证据、光球磁亮点和太阳大气其他亮点之间的关系，以及磁亮点对日冕加热贡献等方面进行了

3、介绍和讨论。关键词：太阳光球；磁亮点；小尺度结构；Alfv¶en波和振荡；色球和日冕加热中中中图图图分分分类类类号号号：：：P182文文文献献献标标标识识识码码码：：：A1引言太阳光球层在太阳对流层和色球层之间，是太阳大气的最底层，厚度在500km左右。光球表面布满了米粒状结构，是一种在对流过程中出现的对流元胞，称为米粒组织。对流层的热等离子体向上运动到达光球层表面后经辐射冷却，然后下沉回到对流层，形成米粒组织的基本几何结构。相邻米粒之间的狭窄区域就是常说的米粒通道。用G带(4305ºA)和TiO(7060ºA)波段观测光球层时，会发现米粒通道里面有很多比光球平均背景亮的点；这些亮点[1]有

4、的是孤立的一个亮点，有的是成长链状的亮线。早在1973年和1974年，Dunn-Zirker和[2]Mehltretter分别用H®和CaIIK谱线的远翼单色像研究磁汇聚时，发现这些磁汇聚区域收稿日期：2013-04-08；修回日期：2013-11-05资助项目：国家自然科学基金(11273055，11333007)；973项目(2011CB811403，2013CBA01503)；科学院创新工程方向性项目(KJCX2-EW-707)；战略性先导科技专项(B类，XDB09000000)通讯作者：刘艳霄，liuyanxiao@ynao.ac.cn2天文学进展32卷是亮的，因此他们称之为亮点。又

5、因为这种出现在米粒通道里的光球亮点和磁场有着密切的关系，因此，很多人称之为磁亮点。磁亮点被认为是日冕磁环在光球层足点的示踪者。对磁亮点的研究有着深远的物理意义。首先，磁亮点是目前望远镜观测所能够分辨的最小磁特征，研究磁亮点的物理性质有助于我们更深入研究光球表面小磁元的物理特征；其次，磁亮点被认为是冕环在光球层足点的示踪者，磁亮点的运动很可能会因为磁通量管横向运动激发磁通量管内部产生阿尔芬波，而光球层阿尔芬波的存在对解释日冕加热机制有着很重要的意义。米粒中的对流运动将光球中的磁场推挤到米粒通道里，使磁元聚集成磁通量管。这些磁[3]通量管的不断汇聚就会形成气孔乃至黑子。磁通量管由于磁场浮力作用而

6、竖立在光球层当[4]中，它们的磁场强度在0.1T的量级(0.1»0.2T)，直径在100km左右。这些磁通量管在[5{8]米粒组织对流运动的冲击下处于不断运动的状态中。由于磁场汇聚，很多磁通量管中的磁场比较强，它们从光球层穿过色球层延伸至日冕。我们将那些两个足点在光球层，其中的磁场延伸至日冕层的闭合磁通量管称为磁环。一般认为，磁环对日冕加热和色球加热有重要[9{11]贡献。而另外有一类磁通量管只有一个足点在光球层，它们的另外一端向上穿过色球和日冕并延伸至行星际空间，形成开放的磁通量管；这类开放的磁通量管对太阳风加速有重要[12{16]贡献。目前一些科学家认为，米粒组织的对流运动和振荡的磁通量

7、管的相互作用会在磁通量管内产生阿尔芬波和其他磁流体动力学(MagnetoHydroDynamics，简称MHD)波。能量以波的形式向上传播至色球，最后到日冕层，MHD波和阿尔芬波在传播路径上的耗散造成色球[17{21]和日冕加热及太阳风加速。光球层中磁通量管足点的随机运动使分立的磁通量管在色球和日冕层发生扭绞和缠绕，从而发生磁重联；这可能也是造成色球加热和日冕加热的一个[22{24]重要原因。本文针对磁亮点的