太阳针状体及其对过渡区辐射的贡献研究

太阳大气过渡区是位于色球与日冕之间一个高度动态的等离子体区域，远非静态的分层结构所能描述。在对太阳的临边观测中，针状体(Spicules)是色球和过渡区最重要的活动现象，它携带的物质和能量在整个色球和过渡区的质量和能量平衡中起重要作用。因此，对冕洞区针状体结构及其对过渡区辐射的贡献的研究，是了解初始太阳风物质是如何从色球通过过渡区向日冕传输的关键。本项目通过分析SOHO卫星搭载的太阳紫外辐射测量仪(SUMER) 在太阳色球和过渡区获取的高分辨率光谱数据，并联合分析Hinode卫星搭载的太阳光学望远镜(SOT)观测的色球高分辨率图像数据，研究针状体的形态学特征，构建符合观测事实的针状体几何和辐射模型，定量研究太阳针状体及类似不均匀结构在日面上和临边不同高度上对过渡区辐射的贡献。研究结果可以为太阳日冕加热和初始太阳风加速研究提供观测依据和理论线索。

本项目通过分析SOHO 卫星搭载的太阳紫外辐射测量仪(SUMER) 在太阳色球和过渡区获取的高分辨率光谱数据，并联合分析Hinode 卫星搭载的SOT和EIS仪器以及SDO卫星搭载的AIA紫外成像仪等观测的色球和日冕高分辨率图像数据，研究了太阳针状体及类似喷流结构的形态学和动力学特征，并定量研究了针状体及类似不均匀结构在日面上和临边不同高度上对过渡区辐射的贡献，同时对符合观测事实的过渡区辐射模型的构建进行了初步的探讨。主要研究成果如下：(1) 在对冕洞区针状物的研究中发现，有时存在两个针状物互相绕着做周期性旋转，即多针状物的相干性运动，这个过程中并伴随有磁螺度的传输，其向上传输的速度近似为色球的阿尔芬速度，该研究有助于认识极区开放场的磁螺度经过色球向日冕和行星际空间的输运过程，加深对色球动力学的了解；(2) 由AIA/SDO在He II (304Å)波段(辐射形成于高色球和低过渡区)观测到的巨型针状体的统计分析，发现喷流速度与发生在色球区温度的磁重联产生的外流速度近似，表明此类喷流事件可能主要是由磁重联产生的；(3) 首次研究了过渡区爆发事件喷流对Lyβ谱线形状的影响，发现谱线形状反映了色球层和过渡区的动力学特性，这种谱形对瞬变现象(小到过渡区爆发事件，大到耀斑和CMEs）的响应将是研究太阳爆发的一个新思路；(4) 在极羽的研究中，发现和以往的结论不同，极羽在日冕高度上经常存在约20km/s的Doppler蓝移，表明其存在较大的出流速度，可能和非极羽区一样是高速太阳风的源区；(5) 利用SUMER/SOHO高分辨率紫外光谱数据计算了针状体对过渡区辐射的贡献，发现在过渡区其比例可以达到60%-80%。并对过渡区辐射来源构成模型提出了新的思考，即传统的水平分层可能并不存在，在构建过渡区辐射模型时除了考虑针状体的贡献外，需考虑低于5000km的高度结构化的闭合小磁环的贡献。