太阳冕洞磁活动研究

Solar coronal holes are closely related to fast solar wind. Due to the restriction of observations, there is a lack of research on magnetic activities of coronal holes and the mechanism of solar wind acceleration is far from being understood. Nowadays, the excellent data of solar magnetic fields and multi- wavelength images of solar atmosphere can help us study the structures of vector magnetic fields, magnetic nonpotentiality, magnetic activities of coronal holes and their relationship with fast solar wind. For low-latitude coronal holes, we will mainly study magnetic properties, magnetic flux emergence and interaction, evolution of nonpotential parameters, and small-scale activities. For polar ones, we will study the structures and evolution of magnetic fields and the differences and similarities between them and those in the low-latitude ones, and find the most relative parameters between coronal holes and fast solar wind. For coronal hole boundaries, we focus on the interchange reconnection between open and closed magnetic lines and the effect of magnetic reconnection on coronal hole boundaries. The goals are to discover fine structures and dynamical evolution of magnetic fields of coronal holes, to ascertain the contribution of magnetic activities to mass and energy of solar wind, and to provide essential observational evidences for understanding the mechanism of magnetic reconnection and the process of solar wind acceleration.

太阳冕洞与高速太阳风密切相关，但由于受到观测条件的限制，冕洞磁活动一直以来都缺乏系统性的研究，冕洞加速太阳风的机制也还远未被人们所理解。当前高质量的太阳磁场和多波段成像等观测为我们研究冕洞的矢量磁场结构、磁场非势性、各种活动现象以及它们与高速太阳风之间的关系创造了条件。对于低纬冕洞，我们将主要研究冕洞的磁场结构特性、磁流的浮现与相互作用、非势性参量的演化以及相关的小尺度活动现象；对于极区冕洞，研究磁场的结构和演化规律，确定其与低纬冕洞的异同，提取高速太阳风与冕洞之间的最相关参量；对于冕洞边界区域，将集中研究冕洞边界上开放场与闭合场之间的交换磁重联以及磁重联对冕洞边界变化的影响。力争通过对冕洞磁活动的观测研究，揭示冕洞的磁场精细结构和动力学活动规律，明确冕洞磁活动对太阳风物质和能量的贡献，为理解磁重联机制和太阳风加速过程提供必要的观测依据。

太阳冕洞是高速太阳风的源区，但是人们对冕洞的很多性质都缺乏了解。利用太阳动力学天文台等卫星的数据资料，我们对冕洞内的磁活动现象及冕洞的演化进行了研究。主要结果有：对宁静太阳（包含冕洞和宁静区）的太阳小尺度双极磁场-瞬现区进行了统计研究，发现6.4%的瞬现区发生了自对消，9.8%的瞬现区磁通量因自对消而消失。给出了自对消现象的物理解释，即瞬现区的自对消是磁流管浮现后在磁张力的作用下又下沉到光球层之下所导致的，这一过程中没有磁重联的发生和磁能的释放。研究了浮现阶段瞬现区的性质，并定量确定了它们的物理参数，结果显示瞬现区磁通量可能是由局地发电机产生的，而不是全球发电机过程。我们还对冕洞的演化进行了研究，发现浮现活动区不断地与周围宁静太阳（包括冕洞和宁静区）磁场重联，重联作用后的区域平均温度升高了约四分之一，使得部分冕洞变成了宁静区，这与我们的数值模拟一致。此外，我们还着眼当前国际前沿热点问题，对黑子基本结构、太阳耀斑、色球磁重联等进行了拓展研究，取得多项新成果，如：发现并命名了黑子亮桥上的亮墙结构，通过对相似约束耀斑的研究解释了约束耀斑产生的物理机制，在色球层观测到了与磁重联物理模型高度一致的小尺度磁重联过程，提出慢重联破坏重联区周围稳定性从而导致快重联的物理图像。所取得的以上研究成果揭示了冕洞内瞬现区磁通量的起源，给出了浮现活动区影响冕洞的作用机制，加深了人们对冕洞性质的认识，同时也使得人们对太阳上的其它活动现象有了进一步的了解。