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.     

1989年1月14日AR5312活动区中的耀斑和磁场的关系(英文)

1989年1月14日AR5312(怀柔编号89009)活动区,产生了一个2B级耀斑。该活动区经纬度为L306、S32,黑子群磁场分类为δ型。耀斑开始时间为0202UT,结束为0534UT,持续了3个多小时。北京天文台磁场望远镜,得到了一系列较完整的高分辨磁场及速度场资料,包括光球5324A的矢量磁场图和色球4861A的纵向磁场图(图1、2)。从耀斑前后的磁图得到以下结果: 1、耀斑初始亮点位于纵向磁场中性线附近高度剪切区域(见图1B区)、新浮磁流区(图2D区)以及双极磁结构对消区。前两种区域均能形成电流片,并且引起磁流体不稳定性,从而激发耀斑,但对消区和耀斑的关系不是很清楚,有待于理论工作者进一步探讨。 2、耀斑极大时间过后,光球和色球H_(11)=0线附近纵场梯度均有明显下降。 3、在强剪切区域(图1B区),5324A横向磁场和H_(11)=0线之间的夹角在耀斑极大时间过后有明显增大,该现象表明磁能释放后,磁场剪切缓解。 4、耀斑初始亮点产生后磁场高度剪切区、新浮磁流区和双极对消区,其触发耀斑的作用和周围的磁场环境有密切关系,特别是象具有磁海湾结构这样的活动区,似乎更容易产生耀斑。 5. 该活动区色球磁场位形,较光球磁场位形复杂,主要表现在:色球的纵场出现了一些磁弧岛结构,其原因可能是光球之上的磁力线高度剪切区及扭绞所致。0411     

1984年2月25日日面大耀斑光学特性

1984年2月25日,日面爆发了一个高能大耀斑。我们取得了该耀斑过程的光球黑子活动区强磁场以及黑子、H_α色球等光学资料。分析表明:1.这种高能大耀斑是产生在有黑子剪切运动、新浮磁流和磁场梯度大的磁中性线(H_n=0)两侧;2.耀斑发展到极大前后,不但会掩盖部分后随黑子半影,而且还会进一步掩盖这些后随黑子本影;3.在高能大耀斑爆发过程中,相应的光球黑子活动区的强磁场会出现变化,磁通量增长率为1.0×10~8韦伯/秒,磁场梯度最大为0.2高斯/公里;4.黑子间的相对运动速度最大可达0.3公里/秒。     

太阳黑子半影纤维尺度的一个解释

在黑子半影电流的磁场中存在扰动不稳定模式,本文认为黑子半影纤维是由这种不稳定扰动发展而形成的,利用短波近似,分别在黑子半径方向及围绕黑子方向上求解非绝热慢波色散方程。由不稳定条件可得到(1)纤维的长度与宽度的数值;(2)纤维模式在长度方向上是静止的,在宽度方向上几乎是不动的;(3)半影纤维是黑子在重力场中的磁流特征之一;(4)半影纤维的出现,表示着黑子扭转磁场的存在。     

黑子半影内偶极运动磁特征的Hinode观测研究

利用Hinode卫星观测的单色像和磁图,对出现在黑子半影内的35对偶极运动磁特征进行形态特征、运动速度以及低层太阳大气响应3方面的研究,得出以下结论:(1)偶极运动磁特征正负两极成对出现在黑子半影较垂直的磁场之间并向着半影外边界运动,间接验证了偶极运动磁特征起源于黑子半影水平磁场,在2-8小时的时间间隔内,同一位置上会反复出现形态特征和运动速度相似的偶极运动磁特征,为海蛇状磁力线模型提供了证据支持. (2)光球和色球在偶极运动磁特征向外运动过程中会出现增亮,说明偶极运动磁特征会加热中低层太阳大气.(3)偶极运动磁特征的出现位置和半影磁场结构分布符合非梳子状黑子半影结构特征.     

太阳黑子磁场方位角随深度的变化

为了建立三维的太阳黑子磁场模型，必须确定横向磁场的方位角（x)及其随深度的可能变化。本文提出一种探测x随深度变化的方法，即对黑子的一定点依次用磁敏谱线的不同部分测量代表线偏振的两个斯托克斯参数Q和U，然后按由牧田提出并经我们改进的方法，给出磁场方位角图。如果x随深度呈现出扭曲结构，则方位角图上的曲线含有圆圈形，否则可是类似抛物线的较为简单的曲线。在测量仪器的灵敏度足够的情况下，本方法对黑子外面的日面弱磁场区域也可以使用。     

太阳黑子磁场的深度梯度

本文主要研究由塞曼支线的轮廓不对称性或线翼旋转测定磁场梯度的方法。我们利用斯托克斯参数转移方程的数值解,对磁敏线FeIλ6302.499计算“o”或“e”轮廓的不对称量及线翼旋转量与磁场梯度的关系,用自己的黑子光谱观测资料进行验证,并探讨这一方法的适用范围。此外,本文还讨论磁场梯度的存在对磁象仪观测资料的可能影响。     

活动区形态发展与耀斑的关系

本文收集了1980年5月下旬从日面东边缘转出的三个活动区的有关形态资料和对应耀斑活动,分析得到结论如下:1.H_α单色像中出现的低磁弧是活动区迅速发展的重要标志。2.光球下面的扰动引起的黑子运动使磁流管扭曲是储能的重要条件。如果缺乏这种运动,即便是在复杂的磁场环境里也不利于大耀斑的触发。3.在 H_α和 H.K 线观测到黑子本影上出现的亮桥光谱。它的出现引起黑子分裂,从亮桥出现到周围谱斑被加热进而触发耀斑往往有1—2天的时间差,说明它们之间有一定的物理联系。4.观测到与耀斑有联系的暗环的膨胀和上升,说明新磁流浮现区与老场作用是触发耀斑的一个重要条件。     

关于第廿和第廿一太阳周的划分

太阳黑子的佛耳夫相对数存在平均11年的周期变化,这个周期称为太阳活动周。黑子磁场长期观测的结果表明,在同一活动周内,太阳南北两半球上的黑子群,其极性分布是稳定的,但前导和后随的磁场排列刚好相反。到了下一个活动周,这种黑子群极性的分布将完全颠倒过来。这就是所谓“太阳黑子磁周期”,磁周期平均22年。     

太阳活动区的磁场观测

我们利用北京天文台太阳磁场望远镜在1983年投入试观测期间取得的资料,对该年6月份的一群黑子的磁场以及耀斑作了综合分析,得到一些结论。以光球纵场为边界条件,计算了常α无力场。根据挤压无力场耀斑模式,我们认为耀斑爆发的能量,来自异极性黑子的相互靠近。磁中性线的扭曲程度,反映了无力场的状态。     

一种双流CNN的太阳黑子群磁类型分类方法

太阳耀斑大多数发生在磁极复杂的黑子群上空,因此,黑子群磁类型可以作为预测太阳耀斑的重要依据.针对同时具有白光图和磁图数据的太阳黑子分类,提出了一种双流卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的黑子群磁类型分类方法.该方法通过两个网络分支同时提取白光图和磁图特征,在全连接层对两类特...     

质子耀斑与黑子磁场结构之间的关系

将黑子群磁场结构简单地分为两类:一类为正常的,另一为“异常”的.所谓正常磁结构指的是黑子群具有熟知的正常偶极群的典型特征——前导黑子在低纬,全群大致沿赤道方向排列,其极性与所在半球按规则应有的极性相同;“异常”磁结构指黑子群具有与正常磁结构不同的异常特征.对20周(1964.10—1972.12)期间质子耀斑的研究表明:85%的质子耀斑在它发生的前1～3天,对应黑子群磁场结构为“异常”的.在1969～1970年间“异常”磁结构黑子群占黑子群总数的14%.而磁结构复杂的 A 结构、δ型虽有较高的质子耀斑产率,但它们只占有12%和46%的质子耀斑.因此,区分出“异常”磁结构黑子群对质子耀斑的预报和机制研究可能是有意义的.     

旋涡黑子在1972年10月太阳活动中的作用

本文收集了云南天文台和北京天文台观测的1972年10月太阳活动区(McMath 12094)的68个耀斑192个节点的照相资料和一些黑子日珥形态,对它们进行了相关分折,得到如下主要结果:1.本区最初的耀斑活动开始于全群诸黑子中具有扭结磁场最高能态的前导黑子A(N)的上空,它迅速发展到后随S极黑子上空,然后发展到黑子面积以外.这一演变过程与全群黑子的形态变化和旋转运动同步.2.A黑子附近的耀斑活动最初开始于扭结磁力管的内部,与扭结磁形态的松解过程同步,耀斑节点的分布由黑子本影附近移向半影的外面.当扭结完全松开,该处耀斑活动全面减少.3.发现了一个巨大的黑子冕珥下面的强烈的吸引中心是旋涡黑子,从而证实了冕珥是强大电流在日冕中收缩形成的.4.对于A黑子的扭转磁结构提供了本区耀斑活动的主要能量来源和导致不稳定性的问题进行了讨论.     

磁场中p模/s模的转换及黑子对声波的吸收

在柱坐标下将黑子周围的环形区域（黑子除外）内的振荡分解为朝向黑子传播的（入射的）波和离开黑子传播的（出射的）波。对无黑子的环形区域内的振荡也进行了同样的分解。将黑子周围的入射波看成是被黑子磁流管磁化了的介质（介质内的磁场基本是水平的）中的波。而无黑子区的入射波看成是非磁化介质中的波。比较这两种波在固定波数下功率随频率的分布发现，在磁化介质中不同径向除ｎ的声波（ｐ模）频率系统降低，同时功率也降低，降低的功率最高达非磁化介质中波的功率的３０％。而比较在固定频率下功率随波数的分布发现，磁场中ｆ模及ｎ＝１，２，３的ｐ模的脊向高波数方向位移，功率的降低受频率调制，即声波在某些有限的频带中被吸收。这些观测表明，在磁场中ｐ模与磁声重力波（ＭＡＧ）产生了模式混合或耦合。模式混合的存在支持了模式转换作为ｐ模式被黑子吸收的机制的解释。此外，本文还分析了转换的ＭＡＧ波进入黑子磁流管（其中的磁场基本上是垂直的）后进一步被吸收，吸收的功率最高达ＭＡＧ波的２０％。在磁流管内没有进一步观测到模式的转换     

1981年4月1日日面4N耀斑环系的光学前兆与活动特征

根据云南天文台太阳色球H_α和相应的光球黑子观测以及磁场测量,并结合有关X—ray资料等,对1981年4月1日日面4N大耀斑进行了部份测量和分析。结果表明,该耀斑为环系;光球浮现磁流和黑子扭曲、挤压和剪切运动是触发该耀斑的直接原因。而活动的黑子光桥又是浮现磁流的一种重要标志;耀斑环或带与磁场位形密切相关;耀斑后在运动空间原位置处光球又浮现出部份磁流;卵形暗条内预示能爆发大耀斑。     

1986年2月初太阳活动区的形态研究

根据Marshall空间飞行中心(MSFC)太阳天文台的矢量磁场测量和云南天文台的黑子细节照相资料,作者们详细研究了1986年2月初太阳大活动区(AR4711)的形态和演化。主要结论如下: i)几乎在活动区中每处地方,相距五小时观测到横向磁场排列方向和黑子半影纤维形态之间存在良好的相似性。 ii)利用文[4]的方法,推断了本活动区强的垂直电流源和强的水平电流渠道。 iii)与1972年8月初著名的太阳活动区(McMath 11976)相类似,沿老活动区的中性线的新浮磁通管的两足点(偶极黑子)的分离运动导致了一个密集四极磁结构的形成。 iv)新浮磁通管似乎是本活动区最强的电流系统。 上述结论将为进一步研究本区电流/磁场环系的演化及其与耀斑活动的关系提供一个基础数据。     

准开放磁场线区域模型

为了解释日冕中高能电子束和太阳耀斑中的快速过程,本文提出在活动区双极黑子上空存在一个准开放磁场线区域的定性模型。如图1所示,准开放磁场线区域被确定在开放磁场线下面和耀斑环顶部之间。 由于那里的快速磁重联或撕裂、爆炸式的能量释放引起了区域性的等离子体加速。那些被加速到10—100keV的高能电子束沿着开放的磁场线从太阳大气等离子体逃逸到行星际等离子体中。在每个连续的高度上将产生朗缪尔波等离子体辐射。朗缪尔波同低     

FeIλ5324.19在太阳磁场中的形成和太阳磁场望远镜的理论定标

本文用Unno-Beckers方程和变步长Runge-Kutta法,计算了太阳光球、黑子半影和本影中FeI λ5324,19谱线在磁场中的形成,并结合半宽0.15专用双折射滤光器,计算了磁场及视向速度场的各种理论定标参数。纵场和速度场定标参数,具有良好的线性和稳定性、适中的灵敏度,很适合研究太阳活动区。横场观测时,滤光器宜置于距线心0.10—0.11处。考虑磁光效应时,横场定标比较复杂。该线温敏效应不严重。     

太阳耀斑的一种发电机机制的设想

当太阳黑子磁环从太阳对流层深层上浮到太阳表面时,便形成了一个双极黑子群的活动区。在活动区内,纵向磁场为零的中性线区域为高压区,垂直向上气流把黑子磁弧吹入日冕。同时在磁弧的顶部,即在中性线上空产生了感应电流,它的焦耳耗散形成了H_α耀斑。然而,因两个黑子区内为低压区,吸注气流从黑子磁弧的两条腿部顺磁力线流向黑子,它与位于中性线的上升气流形成了两个对称环流,随着环流和磁弧的发展,耀斑区向中性线两旁分离,因而呈现出双带耀斑的特征。本文还估计了耀斑的能量,只要横越磁场的速度,v_⊥～0.3—3公里。秒~(-1),磁场强度B～10—100高斯,这就足以产生耀斑所需要的10~(29)～10~(33)尔格的能量。     

AR8210大活动区黑子与磁场的演化

AR8 2 1 0活动区的黑子磁场结构是反极性排列 ,开始是负极性的主黑子上半部被正极性所包围 ,随后又在主黑子下方浮现正极磁场 ,引起主黑子作顺时针方向旋转约 90°,当正极性磁场强度减弱后 ,主黑子又呈弱的逆时针方向旋转。该区域产生的高能耀斑爆发与黑子磁场变化密切联系。