暗条和日冕极紫外波的三维动力学演化研究

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1、第55卷第1期天文学报Vo1.55No.12014年1月ACTAASTRONOMICASINICAJan.,2014博士学位论文摘要选登暗条和日冕极紫外波的三维动力学演化研究李婷十(中国科学院国家天文台北京100012)探索三维空间内的各种太阳爆发活动是近年来人们普遍关注的一个热点课题.其主要原因在于爆发活动的三维演化反映了其真实的物理过程,对于认识各种活动现象的发生和演化规律十分重要.暗条爆发和曰冕物质抛射(CME)是两种重要的太阳活动现象.日冕极紫外(EUV)波是CME的一种伴生现象,对日冕EuV波的研究为完整地理解

2、CME提供了重要的线索.由于先前的数据都来源于单一视角的观测,人们对暗条爆发和日冕EUv波的研究仅限于两维平面内,受到投影效应的影响.近年来,日地关系天文台(STEREO)和太阳动力学天文台(SDO)提供的多视角、高质量卫星数据为我们研究暗条爆发和日冕EUv波的三维演化提供了契机.本文充分利用当前STERE0和SDO卫星数据的优势,对暗条爆发的三维结构和演化以及日冕EUV波与日冕结构的相互作用等方面进行了较详细的研究,论文的原创性工作主要体现在以下3个方面.利用STEREO两个视角的观测数据,我们对两个爆发暗条进行了三维

3、重构,在三维空间内对其准确定位,研究了其真实的动力学演化,并利用一种新的可视化方法展示了从空间不同角度看到的重构暗条的演化过程.第1次分析了暗条不同位置处的真实的运动学特征,发现在暗条爆发的初始阶段,其最高位置处有最大的速度,暗示着暗条最初被扰动的位置;后来,暗条的其他位置运动最快,这说明该位置有某种加速机制在作用.随着STERE0两颗卫星夹角的逐步增大,重构也变得愈加困难.SD0的成功发射为我们重构爆发暗条提供了第3个视角,我们第1次利用STEREOASTEREOB和SDO3个视角的观测对爆发暗条进行了重构,重点分析了

4、极冠暗条的三维演化过程.发现暗条的爆发表现为各向异性,在纬度方向上的变化远大于经度方向的变化.暗条在爆发过程中向赤道方向偏转,与径向方向的夹角改变了约48。.SDO的观测发现,在暗条爆发的末期,部分暗条物质与主体分离,并以140km.S-1的速度沿近似暗条通道的方向运动.在暗条附近活动区的耀斑开始时,暗条加速爆发.外推的日冕磁场显示暗条上方有两组磁结构,较大尺度的磁结构连接暗条和附近的活动区,较小尺度的磁结构横跨极冠暗条,这些结果表明这两种活动现象是耦合的,暗示着太阳活动的全球尺度特性.对日冕EUV波和日冕结构的相互作用

5、的研究是理解日冕EUV波本质的一个重要手段.若日冕EuV波为快模磁声波,其在快模磁声速梯度较大的区域(如冕洞和活动区边界)会发生反射、偏折等现象;若为表观波(非波),则在冕洞和活动区边界停止.利用SDO全日面、多波段、高时空分辨率、连续观测的数据,我们研究了日冕EuV波与活动区、冕洞及日冕亮结构的相互作用.我们发现:(1)日冕EuV波表现为三维的穹项形,在不同方向传播的速度范围为430~780km.S;(2)日冕EUV波在CME膨胀的磁环前传播,在初始的10~20min内传播速度近似为常数;(3)当波遇到活动区时,初始的

6、日冕EUV波消失,次级日冕波在相隔75Mm处迅速产生,并以接近初始波的速度向前传播;(4)当日冕波遇到日冕亮结构时,一个新的波前在初始波的前方产生,并以接近初始波两倍的速度向前传播;t2012—07-08获得博士学位,导师:国家天文台张军研究员;liting~nao.cas.cn天文学报55卷(5)在极区冕洞和日冕亮结构附近有反射波产生,反射波的传播速度小于初始波的速度.这些观测现象说明日冕波是在膨胀的CME磁结构前传播的快模磁声波或激波.本论文所取得的成果有助于提高人们对暗条和日冕EUV波的认识,有助于加深人们对太阳爆

7、发活动的理解.太阳爆发活动会引起空间环境急剧变化,最终影响到航天、通讯、电力、导航等领域.因此,本文的成果也为预报太阳风暴及空间灾害性天气提供观测依据和理论线索.StudiesonThree.DimensionalDynamicEvolutionofFilamentsandCoronalEUVWavesLITing(NationalAstronomicalObservatories,ChineseAcademyofSciences,Beijingiooo~2)Inrecentyears.itbecomesapopular

8、topictoexplorevarioussolareruptiveactivitiesinthree.dimensiona1space.Themainreasonisthatthree—dimensionalevolutionoferuptiveactivitiesreflectstheirtruephysical

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