太阳活动区磁场缠绕和动力学螺度研究

This project is aimed to study the relation between magnetic twist and subsurface kinetic helicity in both time scales of active region evolution and solar activity cycle with simultaneous observation of photospheric magnetic field and subsurface (i.e., the shallow layer of the Solar Convection Zone) velocity field observed by Helioseismic and Magnetic Imager of Solar Dynamics Observatory (SDO/HMI). It is expected that we can obtain more conclusive findings on the scientific issues such as: 1) Whether it is widespread relation between the twist of solar magnetic field and subsurface kinetic helicity in solar active regions as well as whether there is a phase difference of the subsurface kinetic helicity in between the leading and following sunspot; 2） Is there any relation between the evolution of subsurface kinetic helicity and the major flare; 3) Is there any sign relation of subsurface kinetic helicity in different depth; 4) What is on earth the relation between two kinds of helicity in different solar active regions; 5) How do the subsurface kinetic helicity distribute and what do their sign preference like in solar disk.

该项目计划以太阳动力学天文台日震磁场成像仪同时观测的光球磁场和光球亚表面（即对流区浅层）速度场资料, 从太阳周和活动区演化两种时间尺度研究磁场缠绕与光球亚表面动力学螺度关系。预期能够在如下几个方面给出更为确定性的结论：1）活动区中以电流螺度表征的磁场缠绕与对流区的流体动力学螺度之间的相关性是否存在普遍性以及活动区前导和后随黑子动力学螺度演化是否有相位上的差异； 2） 活动区亚表面螺度演化与大耀斑的关系；3）所探测的不同深度的动力学螺度的符号关系； 4）对于不同的活动区，两种螺度之间的关系如何，即螺度关系对活动区的依赖性；5）两种螺度在日面的分布和符号选择性。

项目背景：该课题是使用矢量磁像仪测量数据和日震学反演矢量速度场资料进行的尝试性研究。从对太阳物理的理解出发，推测这两种观测数据可能的联系和应用。在已经获得的一些研究结果的基础上，进行更进一步的研究。.主要研究内容：在项目执行期间，主要进行了两方面的研究：一是探讨了矢量磁图中两种电流符号的新的理解方式，即考虑同一观测磁极性区域中，两种符号电流的形成。二是研究了25太阳活动周亚表面涡度的蝴蝶图分布以及涡度和散度的纬度轮廓随不同年份的变化。.重要结果：我们推断活动区中同一观测极性区域内两种电流实际上代表真实的两种磁手征性，并且它们的长期变化解释了观测的电流螺度蝴蝶图，短期变化可能与耀斑的爆发有关联。在所选择的活动区演化事例当中，变化曲线很好的表现了耀斑期间和此期间之外时段两种电流变化程度的异同；在第二项研究当中，结果显示了清晰的涡度和散度的纬度轮廓随不同年份变化的特点。.关键数据：活动区矢量磁场数据，光球下方浅层对流区矢量速度场数据，以及计算得到的蝴蝶图分布，演化曲线。.科学意义：对矢量磁场和速度场测量的可靠性给予了新的支持，同时为认识和理解光球磁活动现象提供了新的观测事实。