太阳活动区的磁场演化与相关的爆发事件的研究

All kinds of solar activities are associated with solar magnetic fields. It's a valuable question for discussion about the non-potentiality of solar magnetic fields and the flare-CMEs. Our main researches are as follows: we will select the rapidly changed and non-potential solar active regions which obtained by Helioseismic and Magnetic Imager (HMI) and Atmospheric Imaging Assembly (AIA)onboard the Solar Dynamics Observatory (SDO),then use the effective distance to quantify the magnetic structure,together with other parameters(flare-related photospheric magnetic field changes near the magnetic polarity inversion line, current helicity, magnetic helicity,force-free factor,shear angle) to make some quantitative studies. It is important to forcast solar activity according to the relationship of solar flare and CME based on the magnetic free energy. The spatial magnetic field is obtained based on the non-linear force-free extrapolation using the photospheric magnetic field observed by HMI as boundary condition. Then we can reserch the property of the spatial magnetic field.The footpoints velocity of sunspot is determined by the technique of local cross-correlation tracking (Dave;Schuck 2006, Chae 2001). We further study the relationship between non-potention of magnetic field and magnetic helicity accumulation and transport .

太阳表面上各种活动现象都与磁场有关。太阳矢量磁场非势性动态演化与耀斑-日冕物质抛射研究是一个具有重要研究价值的课题。本项目选取太阳动力学天文台（SDO）上搭载的日震与磁成像仪（HMI）和大气成像仪（AIA)观测的具有明显快速非势运动特征的活动区的大样本观测资料，采用有效距离参数量化活动区复杂性，结合耀斑爆发前后中性线附近区域横场的变化、电流螺度、磁螺度、无力因子、剪切角等进行多方面的拓扑性研究。根据爆前磁场中储存的自由能来进一步探讨太阳耀斑和CME之间的联系，对太阳活动预报具有非常重要的意义。以HMI/SDO所观测活动区的光球矢量磁场数据为边界条件，根据Wiegelmann（2008）的非线性无力场外推获得日冕磁场，研究活动区磁场的空间性质；采用相关跟踪方法(Dave;Schuck 2006, Chae2001)推算黑子的足点运动，展开太阳磁场的非势性与磁螺度积累、传输特征的关联研究。

申请人通过利用HMI/SDO，AIA/SDO的空间卫星观测数据，选取具有明显快速非势运动特征的活动区的观测资料，更好地探讨太阳耀斑与太阳磁行为之间的关系，利用非线性无力场外推（Wiegelmann 2004, 2006）得到的磁绳结构与所观测到的耀斑、暗条及CME的爆发有很好的一致性。我们发现了一例扎根于黑子处的扭缠暗条，黑子在持续至少6小时的时间内，旋转60度之多；暗条经缓慢抬升后，最终被剧烈加速抛出，产生了明亮的X2.1级大耀斑和速度达每秒钟1000公里以上的日冕物质抛射现象。结合耀斑爆发前后中性线附近区域横场的变化，给出了“黑子持续旋转--扭缠暗条缓升--太阳剧烈爆发(耀斑和日冕物质抛射)”的很好证实；以HMI/SDO所观测活动区的光球矢量磁场数据为边界条件，根据Wiegelmann（2004,2006）的非线性无力场外推获得日冕磁场，研究活动区磁场的空间性质，通过太阳磁场的非势性与拓扑性及储存的自由能来进一步探讨它们与太阳耀斑和CME之间的联系，结合无力因子、电流螺度密度、磁螺度注入率、螺度积累与垂直电流等非势参量随时间的演化轮廓，发现这些参量的极值与耀斑的爆发时间吻合的比较好。我们发现黑子半影出现长达十余小时的持续亮度增加现象，这类现象常被称为黑子衰退。与此同时，我们还观测到极性反转线(日珥结构下方)光球磁场水平分量出现持续降低、磁场相对于垂直方向的倾角相应减小的现象，而日珥结构则同期表现出持续抬升、拱起的迹象，太阳耀斑爆发前长达10小时的光球磁场及黑子单色像的长时间演化对预报耀斑的爆发具有一定的意义。