行星际日冕物质抛射局地元素丰度与源区活动关联的研究

The generation process and mass supply of the coronal mass ejections (CMEs) are fundamental issues in solar and space physics. The charge states, low first ionization potential (FIP) bias, helium abundance in the CMEs may be not same for the plasma produced by the different process and/or comes from different regions. Therefore, it proves crucial to examine the relationship between the in situ properties of interplanetary coronal mass ejections (ICMEs) and activities in the source regions. However, few studies have attempted to examine the relationship between the in situ element abundance and the source activities with the perspective on mass supplying of CMEs. The current project consists of two parts. First, the 3D structure of the ICMEs will be evaluated by the combination of the geometry and forward modelling methods, and then the in situ properties of the core and flank regions will be analyzed and compared. To study whether or not the core/envelope scenario of the ICMEs is valid. Second, we will focus on the relationship between the in situ properties of the ICMEs and the activities, such as flares, prominence eruptions, coronal dimming in the source regions. The outcome of the present project will help understand the generation mechanism and mass supply of the CMEs, and will also provide observational tests and constraints on available CME models.

日冕物质抛射(CMEs)的产生过程与物质供应是太阳物理和空间物理中的重要课题。由于经历的物理过程或者来源不同，CMEs中离子电荷态、低第一电离势效应、氦元素丰度可能存在显著差异。故对行星际日冕物质抛射(ICMEs)局地参数与源区活动的关联进行分析可为理解上述问题提供重要线索。在ICMEs局地性质的分析中，还少有工作，从CMEs物质来源的视角，系统的对CMEs局地性质与源区活动的关联进行研究。本项目首先将结合几何模型和正演模拟两类方法，获取ICMEs三维结构信息，进而对ICMEs核心和侧翼区域磁场结构、局地元素丰度进行分析和对比，研究其是否存在“信封装”结构。其次，将对ICMEs局地元素丰度与耀斑、日珥爆发、日冕暗化等CMEs源区活动之间的关联进行细致的个例和统计的分析。项目成果将有助于增进对CMEs产生机制，物质来源等问题的认识，还将对CMEs的模型研究提供检验和约束。

日冕物质抛射（Coronal Mass Ejections/CMEs）的产生过程与物质供应是太阳物理和空间物理研究中的重要课题。本项目主要聚焦于行星际日冕物质抛射（ICMEs）高温物质来源和产生机制，以及ICMEs局地性质与源区活动的关联两个方面的内容。.首次直接观测到热通道（磁绳）足跟区域色球物质被色球蒸发效应加热，以及加热的等离子体注入热通道的整个过程，这些来自色球的高温等离子体最终将为CME提供物质供应。上述CME高温物质供给方式可以合理的解释ICMEs内部氦元素丰度为何如此之高，这一困扰了人们近半个世纪的问题。.提出了依据局地探测性质，判断ICMEs内部物质来源的方法。统计结果发现，ICMEs内部超过一半以上的高温等离子体来自色球，被色球蒸发效应所加热。我们的结果对公认的，ICMEs内部高温物质来自日冕中的磁重联过程，提供了补充和修正。.制定了按照ICMEs内部铁的平均电荷态分布特征，将ICMEs分成源区伴随耀斑（FCs）和不伴随耀斑（NFCs）两类的标准。发现FCs（NFCs）在太阳第23和24活动周的性质基本相同，太阳活动周强度对FCs的发生率影响巨大，与之相比NFCs的发生率在两个活动周基本相同。统计结果意味着，所有的CMEs爆发可能都对应着磁绳结构。.设计和完善了判断活动区是否对太阳风存在贡献的方法和步骤。在此基础上，对已有的普遍使用的两个推测活动区是否对太阳风存在贡献的判据进行了检验。结果发现伴随PFSS磁场模型开放磁力线的活动区更有可能对太阳风存在贡献，该结果可以指导人们更有效率的确定光谱学观测目标。.上述工作，对ICMEs内部高温物质的来源和产生机制提供了新的理解和认识。基于统计结果，量化的评估了来自色球，被色球蒸发效应加热的等离子体对ICMEs内部物质的贡献。评估了太阳活动强度对源区伴随耀斑和不伴随耀斑的两类ICMEs的发生率和局地性质的影响。给出了可靠的推测活动区是否可能对太阳风存在贡献的方法，可以指导对日观测光谱仪更有效率的开展观测工作。.综上，该项目增进了对ICMEs高温物质来源和产生机制、ICMEs内部氦元素丰度为何如此之高、CMEs与耀斑关联、CMEs与磁绳关系、以及太阳活动强度对ICMEs性质的影响、太阳风起源等重要科学问题的认识。