科研成果
科研进展
论文与专著
专利
获奖
您现在的位置:首页>科研成果>科研进展

太阳三维磁重联的研究取得重要进展

(2016-05-20)
 

    日地空间物理研究团队在太阳三维磁重联研究中取得重要进展。该项研究论文以“Stereoscopic Observation of Slipping Reconnection in A Double Candle-Flame-Shaped Solar Flare”为题发表于天体物理顶级期刊《Astrophysical Journal Letters》(ApJL, 821, L28, 2016)。这是日地空间物理研究团队完全独立取得的研究成果。我校刘睿教授为论文的通讯作者,研究生苟廷玉为第一作者,汪毓明教授、刘凯副教授、研究生庄彬、陈俊、张全浩、和博士后刘佳佳为论文的其余合作者。此论文是5月18日美国天文学会(AAS)以“Reconnection on the Sun”为题报导的近期太阳磁重联研究取得的两个亮点工作之一,另一工作由科大校友、山东大学陈耀教授领导完成(http://aasnova.org/2016/05/18/reconnection-on-the-sun/)。

   磁重联是太阳系乃至宇宙等离子体中许多能量释放过程背后的基本物理机制。在理想情况下,等离子体与磁场“冻结”在一起,磁力线保持着各自的连接性;但在某些小尺度区域,电阻或者磁场梯度()足够大,冻结条件失效,磁场连接性发生改变,伴随磁自由能的脉冲式释放,这一过程被称为磁重联。然而与经典的二维图像(图1)不同的是,三维磁重联不仅可能发生在磁场拓扑结构突变的地方(称为“分隔面”;Separatrix Surface),也可能发生在拓扑结构的变化存在较大梯度但仍然连续的地方(称为“准分隔层”;Quasi-separatrix layer)。在通常情况下,发生三维磁重联的磁力线与其附近的磁力线交换磁场连接性,由于磁场拓扑结构是连续变化的,导致磁力线看起来像是在滑动,与二维情况下磁力线被“断开”再“重新连接”的情形大相径庭,因此也被称为“滑动磁重联”(Slipping Reconnection)。

图1:经典的二维磁重联图像,显示磁场连接性的突变。黑色箭头代表磁力线,红色箭头代表流场。

   苟廷玉、刘睿等利用太阳动力学观测站(SDO)和日地联系双星观测站(STEREO)提供的日冕极紫外成像观测和光球磁场观测研究了2011年1月28日的太阳耀斑。根据两颗卫星提供的不同视角重建了冕环的三维图像(图2);跟据SDO提供的光球磁场外推得到日冕的磁场模型,通过遍历所有磁场连接性计算得到准分隔层,证实冕环确实沿着准分隔层的光球足点滑动。美国天文学会网站指出,这是学术界首次得到三维滑动磁重联的“立体”观测。这一工作为发展中的三维磁重联理论提供了有力的观测证据,有助于我们了解三维磁重联在太阳耀斑中的作用。鉴于目前“标准”耀斑模型建立在二维磁重联基础上,未来从三维磁重联的角度深入探究太阳耀斑的物理机制将是我们的一个工作重点。

图2:根据SDO和STEREO卫星提供的两个不同视角重构的三维重联图像。图中冕环AC和BC通过重联滑动到AD和BD。XY平面和YZ平面内的虚线分别显示从SDO卫星和STEREO卫星视角的观测结果。由C到D的路径与通过独立计算得到的磁场“准分隔层”的光球足点吻合。

   该研究工作得到了国家自然科学基金、中组部青年千人计划、中国科学院重点研究计划等的资助。


电话:+86-551- 传真:+86-551- 地址:安徽省合肥市金寨路96号

Copyright 2011 中国科学院近地空间环境重点实验室 All Rights Reserved