日冕和行星际空间中磁绳内部磁场的缠绕及其对磁绳结构稳定性的影响

Magnetic flux ropes (MFRs) are one of the most fundamental magnetized structures in the universe, demonstrating a bunch of magnetic field lines systematically twisting around a main axis. Since MFRs accumulate and carry a huge amount of magnetic free energy through the twist of magnetic field lines, they are closely associated with various explosive phenomena on the Sun and in the space, which are the major drivers of severe space weather in the geospace. Study of the magnetic twist and its influence on the stability of MFRs is significant for us to understand the generation and evolution of solar eruptions and therefore improve the capability of space weather forecasting. This project will work on the following three aspects: the magnetic twist of MFRs in the corona, the magnetic twist of MFRs in interplanetary space, and the influence of magnetic twist on the MFR’s instability. We expect to obtain the global picture of the magnetic twist of MFRs in the corona and interplanetary space and the dependence of the critical twist on various MFR’s parameters.

磁通量绳(magnetic flux rope，简称磁绳)是宇宙空间中最为基本的一种磁化等离子体结构，表现为一组磁力线绕着某个主轴呈现系统性的缠绕(twist)。磁绳通过磁力线的缠绕，积聚并携带着大量的磁自由能，从而跟各种各样的太阳和空间爆发现象密切相关，这些爆发活动是灾害性空间天气事件的主要驱动源。研究磁绳内部磁场的缠绕及其对磁绳结构稳定性的影响，对我们深入理解太阳大气中大尺度爆发活动的产生机制和演化规律，对提高灾害性空间天气预报水平具有重要的意义。本项目将从日冕磁绳内部磁场的缠绕情况、行星际空间磁绳内部磁场的缠绕情况、磁场缠绕对磁绳结构稳定性的影响三个方面开展研究工作。预期获得较为全面的日冕和行星际空间中大尺度磁绳结构的磁场缠绕程度和分布情况，深入了解决定磁绳稳定性的临界缠绕度的参数依赖关系。

磁通量绳(magnetic flux rope，简称磁绳)是宇宙空间中最为基本的一种磁化等离子体结构。磁绳通过磁力线的缠绕，积聚并携带着大量的磁自由能，从而跟各种各样的太阳和空间爆发现象密切相关，这些爆发活动是灾害性空间天气事件的主要驱动源。本项目围绕日冕磁绳内部磁场的缠绕情况、行星际空间磁绳内部磁场的缠绕情况和磁场缠绕对磁绳结构稳定性的影响三个方面开展研究工作，取得了众多创新性成果，共发表论文37篇（其中包括3篇A&A, 24篇APJ/APJL, 4篇JGR）。本项目受资助以来通过多卫星对日冕和行星际空间中磁绳的探测数据，利用理论模型计算和数值模拟等一系列综合研究，获得较为全面的日冕和行星际空间中大尺度磁绳结构的磁场缠绕程度和分布情况，深入了解决定磁绳稳定性的临界缠绕度的参数依赖关系。通过研究日冕和行星际空间中磁绳内部磁场的缠绕及其对磁绳结构稳定性的影响，对我们深入理解太阳大气中大尺度爆发活动的产生机制和演化规律，对提高灾害性空间天气预报水平具有重要的意义。