太阳活动区暗条多层矢量磁场探测和红外偏振光谱测量

本项目主要围绕活动区暗条的多层矢量磁场探测，拟深入开展色球磁场的近红外偏振光谱测量和相关理论模型检验。主要利用德国VTT望远镜和我国澄江一米太阳望远镜获得HeI 10830/SiI 10827偏振光谱以及高分辨率光球、色球像，并结合空间SDO的日冕观测。主要研究内容有：一，探测活动区暗条三维矢量磁场结构和演化。获得具有统计意义的活动区暗条的磁场强度；利用多条磁敏谱线探测暗条矢量磁场在光球、色球和日冕中的位形特点及其演化；探求活动区暗条的形成和爆发与光球运动之间的关系。二，利用公认磁场外推方法，由不同层次矢量磁场进行高层磁场外推，并进行结果比对，探讨外推方法的合理性。科学意义主要有：积累太阳峰年期间活动区暗条的红外偏振光谱观测资料，有利于统计研究活动区暗条的磁场特性，为暗条形成理论的完善提供宝贵的三维磁场实测资料；通过国际联测合作，提高我国澄江望远镜科学团队的工作能力。

该项目的研究课题主要围绕活动区暗条的磁场测量及其演化与磁场速度场的关系展开。执行期间主要开展了三部分相互关联的工作：1.利用国外设备的观测资料对活动区暗条磁场进行直接和间接的测量。2.基于观测结果对磁场外推方法进行一定的探究。该工作也包括对磁场拓扑结构的分析。3.将分析国外资料与发展我国同类设备相结合，努力推动我国NVST望远镜在近红外波段的（偏振）光谱观测。截止项目结题，三部分工作的主要成绩是：1.利用两种方法对暗条磁场进行了直接和间接测量。首先，项目负责人徐稚等人主要是利用德国VTT望远镜对一个处于稳定期的活动区暗条进行了近红外HeI 10830谱线和SiI 10827谱线的偏振光谱测量。反演这两条谱线的偏振轮廓可以让我们同时、同地的得到暗条底部（光球）和暗条内部（高色球）的矢量磁场信息。目前国际上类似工作不多，所以该结果对于研究暗条形成以及暗条磁场位型的空间分布与演化有着重要的意义。另外项目组其他成员利用SDO空间卫星在EUV波段的观测资料，分析一个由于邻近暗条爆发而产生震荡现象的暗条，并利用日冕震荡原理间接地推导出该暗条的磁场强度。2.由于客观条件的限制，在磁场外推方面我们将原有的研究重点进行了调整。调整到了如何利用目前国际上最通用的磁场外推方法来获得活动区的三维磁场结构，并在此基础上进行磁拓扑结构的分析。具体的研究对象为NVST望远镜所观测到了一个伴有暗条爆发的环形耀斑。该工作不仅展示了NVST望远镜在高时空间分辨率观测上的优势，而且磁拓扑结构的研究结果对理解罕见环形耀斑的触发机制有重要意义。3.在该项目执行期间，我们还圆满完成“NVST近红外高色散光谱仪”的研制，并于2013年成功观测到近红外FeI 1.56微米谱线轮廓。光谱分辨率达到30万（0.0265埃/象元），并观测到在太阳黑子强磁场区内的该谱线的塞曼裂变现象。观测所达到的光谱分辨率、空间分辨率和信噪比尚属国内首次。此外，我们建立并完善一套NVST光谱数据处理流程。2014年NVST开始尝试进行偏振光谱测量，成功地在可见光FeI 5324波段获得了偏振轮廓，对仪器串扰的致偏度和偏振测量精度进行了科学分析，为下一步近红外偏振分析器的设计和研制奠定了坚实的基础。