太阳活动在不同层次的特征和耦合

太阳活动现象（包括耀斑、日冕物质抛射、日冕波动）是复杂的、多层次的动力学过程，研究太阳活动在不同层次的特征与耦合是全面了解太阳活动机制的关键。本项目旨在通过观测分析和数值模拟两个方面对这个课题展开深入研究。一方面，使用近期研制的ONSET望远镜进行太阳活动的高分辨率观测，结合空间卫星和其他地面望远镜得到的多波段光谱和成像资料，推导太阳活动导致的不同层次的辐射和动力学特征；通过国际合作，开展对日冕和色球磁场的直接测量和数值外推，获得活动区在不同层次的磁场特征，分析太阳活动导致的磁场拓扑的变化。另一方面，进一步发展磁流体动力学的数值模拟，并且开展辐射动力学的数值模拟，从理论角度研究耀斑、日冕物质抛射、EIT波的产生机制，探讨它们和磁场位形的关系以及由它们导致的不同层次的动力学响应，特别是探讨磁场和辐射场在不同层次的联系和耦合。最后，通过理论与观测相比较，获得太阳活动的整体图像。

太阳活动涉及到不同层次的物理过程，其产生机制的研究是天体物理的关键科学问题之一。本项目按照预定计划，对太阳活动在不同层次的特征和耦合进行了深入的观测分析、理论探讨和数值模拟研究，获得了一系列重要的研究进展，很好地完成了预期的研究目标。..本项目取得的重要研究成果包括：（1）对日冕物质抛射（CME）的储能、触发和传播过程获得了新的认识，发现了部分CME在外日冕的加速现象，统计了与爆发式和限制式耀斑相关的爆发事件的物理特征。（2）发现了磁绳在CME爆发前存在的证据，证明磁绳是驱动CME爆发的主要因素，获得了磁绳及爆发区域的热力学结构及其与硬X射线源的关系，发现磁绳的自螺度与光球螺度注入具有正相关性。（3）对日冕极紫外波动现象进行了详细的光谱和图像分析，发现了波与非波扰动两个成分同时存在的证据，澄清了早期观测到的“EIT波”的物理本质。（4）对耀斑大气的辐射动力学过程进行了详细的模拟，探讨了白光耀斑的加热机制，获得了耀斑足点的色球蒸发特征。（5）探讨了色球和日冕磁场的反演方法，利用红外波段谱线反演了光球和色球的磁场，获得了活动区和暗条多层磁场结构。（6）首次实现了2.5维日珥形成的数值模拟，解释了日珥振荡的周期性及其回复力，提出了日冕亮点的两类磁重联模型，通过三维模拟研究了喷流的起源。（7）一米红外太阳望远镜（NVST）多波段光谱仪开展试运行，获得了Hα和Ca II 8542高分辨率的光谱，成功观测到了Fe I 1.56微米的谱线。开展西部太阳天文台选址，对候选台址的观测条件进行了初步的分析。..本项目开展期间共发表和完成论文88篇，其中SCI论文68篇（包括ApJ上41篇，A&A上6篇，MNRAS上1篇）。本项目对培养研究生起到了重要作用。共有8名博士生和7名硕士生在项目开展期间毕业，其中郭洋和程鑫获得了江苏省优秀博士论文奖，申远灯获得了科学院优秀博士论文奖，程鑫还获得了美国地球物理联合会颁发的Basu青年人才奖。