太阳活动区影响冕洞高速流?

作者: 王晶晶

来源: 中国科学院国家空间科学中心

发布日期: 2020-04-10 07:30:00

研究探讨了太阳活动区对冕洞高速流的影响,通过观测和模型分析,发现活动区的磁力线与冕洞的开放磁力线可能发生磁重联,导致等离子体来源的变化,影响空间环境预报。

冕洞在日面上通常能持续数十天至数月,并随着太阳的自转重现在正日面上。通常我们认为行星际空间中的太阳风来自于太阳日冕的开放磁力线区域,其中,冕洞代表的开放磁力线区域能持续不断的喷发出大量等离子体团——冕洞高速流,是灾害性空间天气的主要驱动源。冕洞高速流传播到地球时,其携带的高速太阳风等离子体团和很强的行星际磁场,与地球磁层相互作用而引起地磁暴等事件,同时可引发电离层暴和中高层大气密度的快速上升。

冕洞随着太阳自转这一特征,可以用于预报重现性的冕洞高速流及其引发的地磁扰动。但是,冕洞并不是一成不变的,同一个冕洞在演化过程中,可能发生很大的改变,从而在日冕观测中呈现出不同的形态、亮度等。

Macneil等2019年发表在The Astrophysical Journal上的一篇文章中,发现了冕洞在随太阳经过一个自转周后,在日冕观测图像中并没有呈现出明显的变化,唯一的不同是——冕洞的左侧出现了一个新的活动区。通过对等离子体元素丰度等物理量的测量,Macneil等发现第二次冕洞高速流期间、等离子体的来源发生了很大的改变——有一部分等离子体明显来源于活动区,而不是冕洞。

此时活动区并没有发生爆发活动,为什么会有活动区的等离子体进入行星际空间到达地球呢?活动区不是闭合磁力线区域吗?他们的猜测是——活动区的闭合磁力线和冕洞的开放磁力线发生了磁重联,从而让活动区的等离子体进入了背景太阳风,在行星际空间中传播。这一猜测也符合活动区跟周围开放磁力线结构磁重联的理论模型。

太阳大气本身是非常复杂的,不同空间尺度的磁场结构如何重联至今仍没有定论,太阳风等离子体在行星际空间传播时,也伴随着复杂的相互作用。预报空间环境不但需要空间物理知识的积累,也需要对观测数据的深入挖掘和研究,对国内外科学家成果的不断追踪,才能更好的理解、解释、预报复杂的空间环境。

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