冕流的加热及稳定性与低速太阳风的起源

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
40904047
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
20.0万
负责人：
李波
依托单位：
山东大学
学科分类：
D0411.空间物理学
结题年份：
2012
批准年份：
2009
项目状态：
已结题
起止时间：
2010-01-01 至2012-12-31

项目参与者：
冯士伟；刘晨；
关键词：
太阳风低速流数值模拟磁流体力学冕流日冕加热

项目摘要

低速太阳风的起源仍极有争议。基于低速流与冕流的相关性这一观测证据，有观点认为冕盔中磁场和等离子体性质与开放区的显著区别将导致冕盔因长时间不稳定性而释放物质，从而可对低速流有重要贡献。然而，几乎全部已有的这类模型都忽略了色球和过渡区，且略去了辐射损失，因而回避了日冕加热这一深刻问题，导致其闭合及开放区的热力学性质都缺乏自洽性，且无法讨论日冕与低层大气的耦合对稳定性的影响。由于分辨率低，有关模型的定量乃至定性结论都需做检验。本项目将构造时变的、含色球－过渡区且考虑辐射损失及热传导等因素的二维电子－质子两成分日冕和太阳风模型，考察冕盔加热对其长时间稳定性的影响；厘清若干冕盔物质损失机制的关系；考察冕盔泄露的物质对低速流的定量贡献。研究将部分解决低速太阳风源区的争议，并对理解冕盔中的日冕加热提供线索。所获得的基本符合观测约束的全球双流体准稳态日冕还将为日冕物质抛射等太阳爆发现象的数值研究提供初态。

结项摘要

研究工作在“冕流的稳定性及低速太阳风起源”这一框架内进行。冕盔结构的稳定性有若干层面：1）对于处于准稳态的冕盔而言，其邻近区域磁场的特殊几何性质对近日太阳风特别是低速流有重要影响。2）受到扰动时，冕盔结构或者以大尺度集体震荡的形式将能量传输入行星际，发生 “冕流波”这一理想磁流体力学(MHD)现象；或者由于嵌在冕流茎(steamer stalk)中电流片的存在，而发生内秉的或驱动的非理想MHD过程，其观测表现之一即为小流体团(blob)的出现。我们对上述过程从理论模型和资料分析两方面同时开展了研究：从能量耗散的角度，为目前空间天气业务中应用最为广泛的Wang-Sheeley-Arge(WSA)这一经验几何模型提供了物理基础，将近地太阳风速成因归结为流管膨胀与曲率的联合贡献；利用两维模型探索了日冕的磁拓扑这一重要问题，表明日冕磁开放区域（即太阳风源区）可能比传统认识要广；认证了“冕流波”(Streamer waves)这一延伸日冕中最大尺度传播扰动的实例，进而为日冕磁场推测这一难题提供了新的工具。. 在项目支持下，共发表论文12篇，其中SCI论文9篇（内含ApJ 3篇、A&A 1篇、Solar Phys 2篇），结果已受到他人多次引用；受邀在第6、7和8届国际空间等离子体流动会议（AstroNum-2011、2012及2013）、第2次全球华人空间天气科学大会上做邀请报告；连续在亚洲大洋洲地球科学学会(AOGS)2012及2013年会组织了湍流专题之分组会议。