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.     

卫星黑子衰减触发的喷流事件

详细分析了一次太阳低层大气磁场重联触发的喷流事件.这次喷流发生在2014年8月1日,爆发自美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)活动区12127边缘的一个卫星黑子处.该喷流爆发包括日浪、紫外喷流、极紫外高温和低温喷流.大熊湖太阳天文台(Big Bear Solar Observatory,BBSO)的Goode Solar Telescope (GST)高分辨率氧化钛(TiO)谱线的光球观测显示,喷流爆发过程中,卫星黑子一直衰减.到喷流结束,卫星黑子面积共减少了80%.在此过程中,太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory, SDO)日球磁场成像仪(Helioseismic and Magnetic Imager, HMI)的视向磁场观测表明,该卫星黑子对应的负极磁场与相邻的正极磁场发生明显对消,产生喷流足部亮点.根据SDO卫星太阳大气成像仪(Atmospheric Imaging Assembly, AIA)的多波段观测,该足部亮点首先出现在紫外1600?波段.待紫外(1600?)喷流从紫外足部亮点顶部向上喷发,在极紫外波段也观测到相应的亮源.随着足点源亮度突然增强,有明显的极紫外低温喷流和日浪从足部亮点侧面喷发.从GST的高分辨率Hα图像上,可见日浪由许多精细纤维组成,这些纤维扎根在足点源的东南侧.根据从光球层过色球层再到日冕层的多波段高分辨率观测,色球中下层的磁场对消触发了这次喷流事件.向上喷发的物质流可以携带能量进入上层大气,并加热上层大气.研究结果表明,低层大气磁重联可能对解决日冕加热问题起重要作用.     

类太阳恒星磁场的太阳标度

假定太阳是一颗普通的恒星，对太阳磁场的高分辨率观测，则从内禀磁场强度，尺度谱，面积填充因子，成穴分布趋势，双极分布特征和演化时标等多方面，为类太阳恒星磁场测量提供了一个基本标度，本文综述了与恒星磁场测量有关的，太阳磁场若干观测特征，与类太阳恒星测量结果对比表明，类太阳恒星磁场的内禀强度与太阳磁场接近，但面积填充因子大１－２个数量级，这可能真实地反映了恒星磁场的内禀强度成太阳磁场接近，但面积填充因子     

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.     

与耀斑双带重合的一对共轭电流带

利用SDO (Solar Dynamics Observatory)/HMI (Helioseismic and Magnetic Imager)观测到的矢量磁图,研究了与活动区AR12673上爆发的一个X9.3级耀斑(2017年9月6日)的相关电流分布和演化.结果显示,在该活动区的磁中性线两边存在一对方向相反的电流密度约为0.4 A/m~2的长电流带,可称其为一对共轭电流带.这对共轭电流带在耀斑发生之前、期间以及之后一直存在;并且观测到,该耀斑的两个亮带的位置几乎刚好与两个电流带重叠,它们的形状也极其相似. 9月6日电流总强度演化曲线表明,电流强度在X9.3级强耀斑爆发期间出现快速增加的现象,这种现象持续了几个小时.这一研究结果有力支持了磁准分界面(Quasi-Separatrix Layer, QSL) 3维重联模型.     

基于支持向量机的太阳磁场活动区极性反转线位置的探测

太阳磁场的极性反转线(Polarity Inversion Line, PIL)是研究太阳活动、分析太阳磁场结构演变和预测太阳耀斑最重要的日面特征之一.磁场极性反转的位置是太阳耀斑和暗条可能出现的位置."先进天基太阳天文台(ASO-S)"是中国首颗空间太阳专用观测卫星,其搭载的"全日面矢量磁像仪(Full-Disk Vector Magnetograph, FMG)"主要任务是探测高空间、高时间分辨率的全日面矢量磁场.为了提高观测数据使用效率、快速监测太阳活动水平、提高太阳耀斑与日冕物质抛射的预报水平以及更好地服务于FMG数据处理与分析系统,采用了图像自动识别与处理技术,更加精确有效地检测极性反转线.从支持向量机(Support Vector Machine, SVM)的模型出发,将极性反转线位置的探测问题转化为一个模式识别中的二分类问题,提出了一种基于支持向量机的极性反转线检测算法,自动探测与识别太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory, SDO)日震和磁成像仪(Helioseismic and Magnetic Imager, HMI)磁图的极性反转线位置.与现有算法的对比结果表明,此算法可以精确直观地检测太阳活动区的极性反转线.     

全日面磁场观测资料的初步处理

用口径为１０ｃｍ的全日面磁场望远镜，我们获得了光球的全日面视向磁场观测资料，与３５ｃｍ磁场望远镜的观测结果比对，发现日面上各活动区磁场的形态以及强度都吻合较好，说明全日面磁场望远镜得到的观测资料是可信的。     

基于SIFT特征检测和密度峰值聚类的太阳活动区自动检测算法研究

太阳活动区是太阳大气中产生各种活动现象的区域,精确地检测和识别太阳活动区对理解太阳磁场的形成机制具有极为重要的科学意义.根据太阳活动区结构较为复杂的特点,基于尺度不变特征变换(ScaleInvariant Feature Transform, SIFT)和密度峰值聚类(Clustering by Fast Search and Find of Density Peaks,DPC)算法的优越性,提出了一种太阳活动区的自动检测和识别方法.首先,对太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory, SDO)日震和磁场成像仪(Helioseismic and Magnetic Imager, HMI)的纵向磁图进行对比度增强;然后采用SIFT方法提取出全日面磁图中的特征点;最后利用DPC算法将特征点进行聚类,从而自动检测和识别出太阳活动区.研究结果表明, SIFT和DPC算法相结合的方法可以在不需要人工交互的情况下准确地自动检测出太阳活动区.     

日冕亮点的观测特征和供能机制

该文通过综述相关研究成果,对日冕亮点的观测特征和供能机制进行了总结和评论.日冕亮点是发生在过渡区和低日冕的小尺度局地增亮现象,经常在X射线和极紫外波段观测到,其寿命在5～40 h之间.日冕亮点的产生和演化与双极磁场的相互作用紧密相关.对于日冕亮点的供能机制,目前主要存在三种观点:(1)磁场对消的观点,当不同极性的磁场区域相互靠近时,局地发生磁重联,并在重联区域加热等离子体,从而导致X射线和极紫外辐射的增强;(2)分隔线重联,与日冕亮点相联系的磁场结构可以形成分隔线重联位形,沿分隔线的快速磁场重联导致过渡区和日冕局地的等离子体被加热,从而产生日冕亮点;(3)光球水平运动所诱发的电流片为亮点提供了能量来源.近期研究表明,三种机制可能同时作用,为亮点提供所需的能量.     

提高太阳活动区磁场观测空间分辨率的一种方法

多年来云南天文台的磁场观测取得了许多有价值的资料。但是由于采用了偏振网格检偏器进行观测,只能得到2.3″×1.5″区域上的平均总磁场强度。本文提出一种新设想,在不改动原有的观测仪器的前提下,在光路中放置一个Wallaston棱镜,这样就可以使太阳活动区磁场的观测在空间分辨率方面得到较大地提高。