太阳低层大气中的小尺度磁重联研究

The research on small-scale magnetic reconnection in the lower solar atmosphere plays an important role in understanding solar atmospheric heating, solar eruptions, and some other astrophysical phenomena; however, relevant studies are rather rare. Based on the high resolution data from the New Vacuum Solar Telescope of China and combined with the space-borne observations, we will study the small-scale reconnection in the lower solar atmosphere with the help of many methods, such as magnetic field extrapolation. We mainly study the characters of small-scale reconnection, such as the plasma temperature and density in reconnection region, the formation of X-typed configuration, the sustainment of continuous slow reconnection, the oscillatory reconnection in reconnection region, and the conditions for the oscillation of newly formed loops. We also study the reconnection within ephemeral regions, including the process of magnetic braiding and reconnection within ephemeral regions, the corresponding photospheric magnetic evolution and atmospheric response in different wavelengths, and the ratio of braided and reconnected flux to submerged flux after emergence. In addition, we will study the effect of small-scale reconnection in large-scale activities, including the behaviors of small-scale reconnection in the lower atmosphere before solar eruptions, and the relationship between small-scale reconnection and solar eruptions. The goals are to understand the basic characters and evolution process of small-scale reconnection in the lower atmosphere, to ascertain the scenario of magnetic braiding and reconnection within ephemeral regions, and to understand the influence mechanism of small-scale reconnection on the large-scale solar eruptions.

太阳低层大气中的小尺度磁重联研究对于理解太阳大气加热、太阳爆发活动以及其它一些天体物理现象十分重要，但是相关研究较少。本项目将基于我国新真空太阳望远镜的高分辨率数据，结合多种卫星观测，并辅以磁场外推等手段，对太阳低层大气中的小尺度磁重联进行研究。着重研究小尺度磁重联的性质：重联区等离子体的温度密度、X型结构的形成过程、持续慢重联的维持机制、重联区的振荡重联、新形成磁环的振荡条件。研究瞬现区自身的内部磁重联：瞬现区中的扭缠磁重联过程、对应的光球磁场演化以及不同波段的大气响应、扭缠重联磁通量与浮现下沉磁通量的比重。研究小尺度磁重联在大尺度爆发活动中的作用：太阳爆发活动前低层大气小尺度磁重联的表现形式、小尺度磁重联与太阳爆发活动之间的关系。通过本项目的研究，明确低层大气小尺度磁重联的基本性质和演化过程，明确瞬现区内部磁场扭缠重联的演化图样，理解低层大气小尺度磁重联对大尺度爆发活动的影响机制。

研究太阳低层大气中的小尺度磁重联对于认识磁重联的基本物理过程、探究太阳大气加热、理解太阳爆发活动的发生发展等至关重要。利用我国新真空太阳望远镜以及太阳动力学天文台等卫星数据，我们对太阳低层大气中的活动现象、小尺度磁重联在大尺度爆发活动中的作用进行了研究。主要结果有：1、发现了太阳大气中的一种新现象：色球炮弹，为色球活动现象名单增添了一名新成员；色球炮弹是由低层大气磁重联所产生的：色球物质团被从重联区向外抛出并沿大尺度磁环系统运动，形成色球炮弹。2、发现外界扰动对黑子亮墙具有抑制作用：亮墙的衰退可能是磁重联后磁压降低所导致的，也可能是沿磁重联后的亮环向下运动的大量粒子抑制了亮墙振荡的驱动源。3、首次对耀斑过程中扇面脊线结构的磁零点进行了同时性的成像和光谱研究，揭示了此类结构在磁重联过程中的独特表现和应用价值；叠加了吸收线的谱线轮廓可被用来诊断磁重联点上方冷暗物质的性质。4、提出太阳耀斑的阻致爆发模型，揭示了活动区大耀斑频发的物理机制：新浮双极磁场因受到已存在黑子的阻挡而严重扭曲，形成了复杂的磁拓扑结构，从而造就了耀斑多发的超级活动区。5、发现成功的暗条爆发可以形成约束耀斑：爆发的暗条物质沿着大尺度的环系运动并最终到达了远端的太阳表面；这种类型的暗条爆发在活动区和宁静区普遍存在。6、发现磁绳的两阶段（标准上升阶段和外部重联阶段）演化对于约束耀斑的形成具有重要作用：上升的磁绳遇到活动区大尺度磁环时，两者之间发生重联，磁绳中的扭缠被转移和分散到新形成的大尺度磁场系统中，而不会逃离太阳进入行星际空间。以上研究成果揭示了太阳低层大气中小尺度磁重联的性质，明确了磁重联能量的释放、转移和分配过程，加深了人们对于暗条（磁绳）爆发、耀斑和日冕物质抛射之间关系的理解。