太阳等离子体漫谈（续）

太阳的磁场 大家知道,罗盘或指南针之所以能够指示方向,是因为地球存在着磁场。除地球外,其它许多天体也有自己的磁场,我们的恒星太阳就有着很强而且很复杂的磁场。太阳磁场的观测主要来自对光球（太阳黑子所在的层）的观测。     

太阳表面磁场的分布与演化研究进展

太阳磁场、较差自转和内部对流使得日面磁场与磁活动在很大的时间尺度和空间尺度范围均表现得相当复杂.其中最有名的是太阳活动的11年周期,或22年磁周期.在较小时间尺度上,从几秒到几小时,有时太阳大气中会发生一些壮观的爆发事件,如耀斑、日珥爆发、日冕物质抛射等.所有这些形式的事件都与太阳磁场紧密关联.简单评述了太阳磁场起源与观测方法,重点论述了不同尺度太阳磁场的空间分布与演化,介绍了从太阳磁活动现象统计得到的有关太阳磁场的几个典型特征,同时讨论了进一步研究的方向.     

太阳宁静区磁元的空间结构

利用怀柔太阳磁场望远镜,我们对太阳宁静区光球和色球磁场进行了观测。日面中心到边缘的观测表明,太阳宁静区中的小尺度磁结构在从光球到色球的扩展过程中变化不大。日面边缘的观测表明,小尺度磁结构的水平分量在光球和色球都不大。对极区和赤道边缘纵向磁场的比较发现,极区磁场与赤道边缘磁场有着不同的磁结构特性     

基于Lyot滤光器的NVST磁像仪光学系统设计

我国1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope, NVST)能够实现优于0.2″的高分辨成像观测,但还不具备高分辨磁场的常规观测能力。很多磁结构和太阳活动都存在于较小的尺度,需要进行高分辨磁场测量。1 m新真空太阳望远镜的台址具备优良的视宁度,若磁像仪具备快速调制能力,并配合高分辨统计重建技术,有望实现亚角秒分辨率的太阳磁场测量。1 m新真空太阳望远镜测量磁场面临的主要问题包括折轴光路带来的时变偏振、望远镜姿态变化和风载带来的光轴偏移以及湍流的影响等多种问题。针对太阳磁场高分辨观测的需求及1 m新真空太阳望远镜面临的太阳磁场测量问题,详细分析了1 m新真空太阳望远镜太阳光球磁场的测量需求,制定了磁像仪的基本参数,提出了偏振分析器需求,设计了光球磁场的高分辨观测方案。最后利用ZEMAX光学设计软件为磁像仪设计了光路,结果显示光学设计能够满足高分辨成像的需求。     

太阳光谱望远镜的Stokes光谱测量

中国科学院云南天文台"太阳Stokes光谱观测与理论研究”团组自进入国家天文观测中心以来,经过一年多的努力,对50cm太阳光谱望远镜原偏振测量部分进行了彻底改造,由原来的D.C.调制改为A.C.调制,且增加了偏振测量校正系统.其机械,电控设计和加工于2000年2月完成,3月完成了光学调试,4月上旬完成了偏振解调和图像处理的软件编制.自2000年4月下旬以来,对23周峰年出现的部分活动区进行了较为成功的斯托克斯光谱测量,其偏振测量精度可达2×10-3,已接近国际水平,为该团组开展的课题研究打下了良好的基础.以此望远镜与怀柔观测基地太阳磁场望远镜相配合,将使我国太阳矢量磁场和速度场的研究更上一个台阶.给出了偏振测量的具体方法和部分测量结果.尽管取得了以上的成绩,但在近期内将对该偏振测量方式作进一步改进,用双光束分析代替单光束分析,使偏振测量精度提高到5×10-4,从而使之不仅能在活动区而且也能在宁静区得到矢量磁场的信息,不仅如此,还可对太阳第二光谱进行测量,提高我们依托该望远镜进行研究的广度和深度.     

确定太阳横向磁场方位角的综合方法

本文分析了现有几种常用的确定太阳磁场横向分量方位角的方法，如势场法，Ｋｒａｌｌ法、吴－艾法和＂方位角连续＂法，作者认为这些方法各有不同的适用范围，其中任何一种方法都不能单独确定太阳横向磁场。在此分析的基础上，提出了确定太阳横向磁场方位角的综合方法。该法的要点是：用势场法和Ｋｒａｌｌ法分别处理同一磁场观测资料，比较这两种方法所得到的横场分布图，找出它们的相同区域和有差别区域。从相同区域出发，利用＂无力因子相近＂假定，可以推断有差异区域的横场方位角。本文提供的应用实例初步显示了综合方法的有效性。     

确定太阳横向磁场方位角的综合方法

本分析了现有几种常用的确定太阳磁场横向分量方位角的方法，如势场法，Ｋｒａｌｌ法，吴－艾法和“方位角连续”法，作认为这些方法各有不同的适用范围，其中任何一种方法都不能单独确定太阳横向磁场。在此分析的基础上，提出了确定太阳横向磁场方位角的综合方法。该法的要点是：用势场法和Ｋｒａｌｌ法分别处理同一磁场观测资料，比较这两种方法所得到的横场分布图，找出它们的相同区域和有差别区域，从相同区域出发，利用“无     

太阳物理前沿的新进展

本文就近年来太阳物理前沿课题中以下5个方面的主要进展作一简要的综述;(1)太阳观测仪器;(2)耀斑物理研究;(3)太阳磁场的观测和研究;(4)太阳上各种振荡的观测和研究;(5)太阳活动周期的研究。此外,对今后的发展趋势和展望也进行了讨论。     

CMOS图像传感器在太阳磁场观测中的应用研究

磁场是太阳物理的第1观测量,当前太阳磁场观测研究正迈向大视场、高时空分辨率、高偏振测量精度以及空间观测的时代.中国首颗太阳观测卫星—先进天基太阳天文台(ASO-S)也配置了具有高时空分辨率、高磁场灵敏度的全日面矢量磁像仪(FMG)载荷,针对FMG载荷的需求,讨论了大面阵、高帧频互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)图像传感器应用于太阳磁场观测的可行性.首先,基于滤光器型太阳磁像仪观测的原理,比较分析了目前CMOS图像传感器(可用的或是可选的两种快门模式)的特点,指出全局快门类型更适合FMG;其次搭建了CMOS传感器实验室测试系统,测量了CMOS图像传感器的像素增益及其分布规律;最后在怀柔太阳观测基地的全日面太阳望远镜上开展了实测验证,获得预期成果.在这些研究基础上,形成了FMG载荷探测器选型方向.     

太阳剩余磁场研究进展

太阳剩余磁场是指形成于太阳主序星阶段之前，深藏在太阳辐射核内部的原始磁场。由于太阳内部高电导率和准静态等因素，其剩余磁场耗散相当缓慢，而得以保留至今。太阳剩余磁场的存在不仅能够解释太阳活动的很多不对称性现象，如南北不对称性、活动经度与活动穴、低纬度冕洞和Maunder极小期等，还能通过改变自激发发电机模型的边值条件而影响整个太阳表面磁场的分布与演化。从观测结果和理论模型两方面评述了太阳剩余磁场的研究成果及最新进展，并简单讨论了进一步努力的方向。     

太阳强磁区的精细结构形态

作者希望通过对国内外太阳物理学家多年来在太阳磁场精细结构方面的研究成果的回顾，探讨立足现有和将有的仪器设备，可能和应该从事的高分辨太阳磁场的研究工作。为突出重点，侧重评述１０００Ｇ以上的强磁场精细结构特征及与之相关的亮度特征的精细结构。     

太阳磁场观测研究

简要回顾了近几年国际上太阳磁场研究的一些重要进展，包括耀斑与磁切和电流的关系，电流螺度和磁螺度，磁场拓扑性，三维磁场外推，色球磁场研究，日冕磁场研究，内网络磁元，磁流和振荡，极区磁场观测以及色球磁元观测等方面内容，同时也介绍了怀柔太阳观测站最近所取得的主要成果，自20世纪90年代以来，YOHKOH高分辨率的太阳X射线数据，SOHO的多波段大尺度观测，TRACE的高分辨太阳过渡区资料，为研究太阳磁场从内部到距离几十太阳半径处的大范围演化提供了依据，高效的空间资料结合长期的地面资料，将是正派推动太阳磁场研究的重要手段和必然趋势。     

类太阳活动星的X射线观测与研究进展

扼要介绍了类太阳恒星星晚射线辐射的研究历史,综述了Ｘ射线辐射与恒星参量的关系,并对星冕的加热机制作了介绍。类太阳恒星的Ｘ射线辐射与表面磁场有关,因此测定晚型星表面的磁场很重要。     

怀柔太阳观测基地三通道太阳望远镜局域网内远程观测终端系统设计

利用怀柔三通道太阳磁场望远镜对太阳进行多层次同步观测可以同时获得日面不同层次的活动图像,这对于更好的理解太阳物理有着重要意义.本文基于怀柔三通道太阳磁场望远镜开发了在局域网内能够对三通道CCD进行同步观测的远程终端观测系统,并通过此系统实现了怀柔基地三通道望远镜和小磁场望远镜的协同观测.系统设计采用vc.net集成开发环境,使用TCP/IP协议,通过套接字网络编程,对三通道太阳望远镜的三个CCD进行同步远程控制,目前系统已经在局域网内实现了图像数据和相机控制命令的传输等远程观测功能,大大降低了观测成本,并取得了初步的观测结果.     

太阳磁场演变的起因之一——太阳的回磁效应

本指出太阳绕太阳系质心的角动量变率与黑子数年均值紧密相关，在１９００－１９８０年，当迟滞时间￣２年，相关系数高达０．８１，线性相在置信水平远高于９９．９％，并指出按太阳的回磁效应，可由太阳绕太阳系质心运动确定太阳基本磁偶极矩；它是太阳磁场演在太阳系内的起因之关键纽带。推测太阳内大部分物质的自转速度应该非常小；直接观测的较差自转，仅是表层现象，本叙述的基本理论，在对地球和其它行星乃至各至旋转天体     

利用双视角消除太阳矢量磁场观测中的180◦不确定性

随着"环日轨道器"(Solar Orbiter, SO)的在轨运行,太阳磁场观测进入了双视角遥测的时代.对利用太阳磁场的双视角观测改正矢量磁图中存在的横场(垂直于视线方向的磁场分量) 180°不确定性进行了模拟,首先模拟了对解析解得到磁图的双视角观测,然后利用"日震学和磁学成像仪"(Helioseismic and Magnetic Imager, HMI)在不同时间观测到的一个老化黑子的磁图模拟了双视角观测.发现要改正一个磁图中横场方向的180°不确定性,在观测上只需要另外一个平行于视线方向的磁场即纵向磁场观测的协助.利用HMI的磁场观测模拟,估算显示30°的张角能够改正50 Gs磁场中的180°不确定性.更大的张角虽然更有利于更弱磁场的改正,但是考虑到投影效应的不利影响, 30°左右的张角应该是未来空间设备进行多视角观测太阳磁场的最佳张角.     

类太阳恒星耀斑光变轮廓特征分析

太阳耀斑是由于在太阳黑子附近磁场能量的突然释放所引起的爆发现象.人们发现在许多类太阳恒星上也有类似的耀斑(称类太阳恒星耀斑)出现.主要采用开普勒太空望远镜获取的数据,从中选取SC(Short Cadence)数据进行分析,找出类太阳恒星上耀斑光变轮廓的特征参数并做统计,总结耀斑的活动特点.分析结果表明:类太阳恒星耀斑的光变轮廓和爆发的特征时间与太阳耀斑的相似,这可以说明两种耀斑的物理机制相同.     

太阳发电机理论研究进展

太阳发电机理论主要解释太阳磁场的起源和演化，是太阳物理中最基本、最重要的问题之一．对它的研究不仅具有重要的科学价值，而且对空间天气的预测和空间技术的发展有一定的影响．随着日震学的发展，该理论也得到了很大改进。从相关观测入手，综述了发电机理论需解释的观测事实，以及为发电机理论提供约束的太阳内部动力学结构；介绍了基本理论和近来的主流模型，并指出尚待解决的问题和进一步的努力方向。     

太阳日冕加热事件的多波段分析

随着大熊湖太阳天文台的1.6 m口径的新太阳望远镜(BBSO/NST)的成功运行,太阳观测已经进入了优于O.1″的高分辨率时代.这有助于详细分析单个曰冕加热事件,从而为日冕加热问题的最终解决提供原始的高分辨率的观测证据.利用NST所获得的在中性氦10830 A谱线、氧化钛7057 A谱线和H_α蓝翼(-0.7A)高分辨率成像观测数据,结合太阳动力学天文台上搭载的大气成像仪(SDO/AIA)和曰球磁场成像仪(SDO/HMI)同时观测到的极紫外和纵向磁场成像数据,分析了源自太阳米粒间通道的两个小的曰冕加热事件(磁环增亮)中的磁场演化.发现:这两个增亮磁环的足点都处于磁场中性线附近的一侧,一个磁环的足点伴随着一个小的纵向磁场单元的消失和两个米粒之间新形成的连接;在另一磁环的足点伴随着纵向磁场的微弱变化和一个米粒的破碎.据此,倾向于认为发生在太阳米粒之间底层大气的重联同时产生了高温和低温物质的外流.同时指出高分辨率和高偏振测量精度的光球磁场观测对于最终解决曰冕加热问题是至关重要的.     

太阳表面震波能量与磁场强度的关系

过去的一系列研究表明在太阳光球表面,随着纵向磁场的增强,对应区域所观测到的震波能量随之降低.为了进一步研究震波和磁场的关系,使用日震和磁成像仪(Helioseismic and Magnetic Imager,HMI)的数据,通过对视向磁场进行势场外推得到磁场总强度,与震波能量进行关联.对一定总磁场区域的p模式震波能量拟合可以得到其随总磁场强度而变化的关系.研究证实了震波能量与磁场总强度有更强关联.不同活动区的结果表明p模式震波能量随着磁场总强度增加而下降的趋势在500 Gs以下非常接近,在500 Gs至1 000 Gs范围内有略微差别.并且p模式震波能量的对数与总磁场强度有较强的线性相关性.对比迈克尔逊多普勒成像仪(Michelson Doppler Imager,MDI)和HMI得到的结果时发现,虽然MDI观测的磁场结果整体会比HMI观测结果偏大,但归一化p模式震波能量与磁场强度的关系分析对比结果相差不大.