Numerical MHD Simulations of the 3D Morphology and Kinematics of the 2017 September 10 CME-driven Shock from the Sun to Earth
Numerical MHD Simulations of the 3D Morphology and Kinematics of the 2017 September 10 CME-driven Shock from the Sun to Earth
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2017 年 9 月 10 日 CME 驱动的从太阳到地球的冲击的 3D 形态和运动学数值 MHD 模拟
DOI：
10.3847/1538-4357/ac0ef7
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发表时间：
2021-09
影响因子：
4.9
通讯作者：
Xiaojing Liu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liping Yang;Haopeng Wang;Xueshang Feng;Ming Xiong;Man Zhang;Bei Zhu;Huichao Li;Yufen Zhou;Fang Shen;Xinhua Zhao;Xiaojing Liu
利用全球三维(3D)数值模拟模型研究了2017年9月10日日冕物质抛射(CME)驱动的大激波的三维形态和运动学。基于实际的太阳观测，包括光球层磁场、日冕物质抛射速度和源位置，通过匹配日冕偏振亮度观测和1Au的太阳风观测，对模拟结果进行了微调。模拟结果很好地再现了冲击波在冠脉图像中的形状和位置。在1Au处激波的物理参数与观测约束的物理参数相似，模拟的渡越时间与观测到的几乎相同。模拟结果表明，绕后向激波不断向远离太阳的方向传播，尽管激波的范围很大，但它不能被看作是形成围绕太阳360°包络的球形结构。确认为快进激波，激波具有急剧的速度跳跃和大密度压缩，马赫数从机头向侧面大于1，与整个前部的驱动激波一致。与鼻翼相比，激波的右侧压缩比较弱，但对于与之一致的观察者来说，可能会产生增强的高能粒子。由此推论，由CME驱动的大型激波有可能在较宽的纵向间隔内加速高能粒子，并可能导致这些粒子在内日光层中的产生。
A global, three-dimensional (3D) numerical simulation model has been employed to study the 3D morphology and kinematics of the large shock driven by the 2017 September 10 coronal mass ejection (CME). Based on actual solar observations, which include the photospheric magnetic field and the CME’s speed and source location, the simulation result is delicately tuned by matching with coronal polarized brightness observations and in situ solar-wind measurements at 1 au. The simulation reproduces well the shock’s shape and position in coronagraphic images. The shock’s physical parameters at 1 au are similar to those constrained from the observations, with the simulated transit time being nearly the same as the observed one. The simulation reveals that the shock around the backward direction keeps propagating away from the Sun, and despite its large extent, the shock cannot be seen as a spherical structure forming a 360° envelope around the Sun. Identified as a fast forward shock, the shock has a sharp velocity jump and a large density compression with a Mach number larger than one from the nose toward the lateral parts, consistent with a driven shock all across the front. Compared to the nose, the right flank of the shock has a weak compression ratio, but probably yields enhanced energetic particles for observers aligned with it. It follows that large CME-driven shocks have the potential to accelerate energetic particles over a wide longitudinal separation and are likely responsible for the production of these particles in the inner heliosphere.
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结构化环境太阳风中日冕物质抛射传播特性的数值研究
影响因子：
2.8
作者：
Zhou Yufen;Feng Xueshang
通讯作者：
Feng Xueshang
DOI：
10.3847/1538-4357/833/1/45
发表时间：
2016-05
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
A. Rouillard;I. Plotnikov;R. Pinto;M. Tirole;M. Lavarra;P. Zucca;R. Vainio;A. Tylka;A. Vourlidas-A.
通讯作者：
A. Rouillard;I. Plotnikov;R. Pinto;M. Tirole;M. Lavarra;P. Zucca;R. Vainio;A. Tylka;A. Vourlidas-A.
DOI：
10.1088/0004-637x/720/1/130
发表时间：
2010-09
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
A. Bemporad;S. Mancuso
通讯作者：
A. Bemporad;S. Mancuso
DOI：
10.1088/0004-637x/734/2/84
发表时间：
2011-05
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
Y. Liu;J. Luhmann;S. Bale;R. Lin
通讯作者：
Y. Liu;J. Luhmann;S. Bale;R. Lin
影响因子：
--
作者：
D. Odstrcil;V. Pizzo
通讯作者：
D. Odstrcil;V. Pizzo