离散化介质模型在冕震学上的应用

Observations have indicated that there are various of wave phenomena existing in solar atmosphere. These phenomena open a new window for the detection of solar atmosphere. A good knowledge on the propagating characteristics of these waves is the key to inverse the physical properties of solar atmosphere. Based on observations from both space and ground based telescopes, this project plans to study the propagating properties of several common MHD waves mainly by using the discretized medium model, discuss the propagating properties of different MHD waves in inhomogenous medium and the oscillating properties of leaky resonators, and explore their corresponding diagnostic approaches. The main feature of this project is the introduction of the discretized medium model. The model is a finite-difference based semi-analytic model, in which waves traveling in different directions are independent on each other. Therefore, it has inherent advantages in dealing with problems about propagation, reflection and leakage of waves. All of these can improve wave theories of solar atmosphere, enrich the exploration method of waves propagating in inhomogenous medium and provide more suitable theoretical basis to take advantage of widely observed wave phenomena in solar atmosphere.

大量的观测表明太阳大气中存在多种波动现象。这些波动现象为我们探测太阳大气打开了新的窗口。而对太阳大气中波动传播特性的正确认识，则是利用它们进行太阳大气物理参数反演的关键。本项目计划基于现有空间和地面太阳望远镜的高分辨观测资料，利用离散化介质方法对太阳大气内几种常见磁流体力学波动的传播特性进行研究分析，深入探讨不同磁流体力学波模在非均匀介质中的传播以及含泄漏共振腔的共振问题，并探索基于行波和泄漏模的太阳大气参数反演方法。项目的主要特色和创新之处在于引入离散化介质模型对太阳大气内几种常见流体力学波模的传播特性进行分析，该模型是融合有限差分思想的半解析模型，模型中左行波和右行波是清晰分开的，因此在处理波的传播、反射和泄漏问题上有着先天的优势。该项目可进一步完善太阳大气波动理论，丰富非均匀介质波动问题的研究方法，为更好地利用太阳大气波动现象提供更加合适的理论参考。

除了磁能的快速释放过程，太阳大气中还存在着丰富的波动过程。太阳大气中的各种波动过程不仅同太阳爆发紧密相关，同时也携带了大量的物理信息。早在上世纪七年代就有人提出太阳大气中的各种波动过程可能为太阳大气的探索打开新的窗口。此后太阳大气波动一直是太阳大气物理研究中的一个重要课题。随着观测技术水平的提高，大量高质量的观测结果表明大量太阳大气内的波动现象并不能用经典理论解释。基于上述背景，本项目主要依据太阳动力学天文台等设备观测的日冕波动特征，对日冕波动的传播特性及动态日冕磁结构的振荡特性进行了较为深入的研究和分析。研究在基础模型方面建立起一套完整的柱状磁结构波模型；在具体波动研究方面发现一种具备较高冕震学价值的磁流体力学波模；在动态日冕磁结构波动方面提出基于准静态近似的动态磁结构波动模型，并利用该模型探讨了介质物理参数准静态演化对其中波动的影响，揭示了一种新的日冕波动能量转化机制。这些成果不仅完善了太阳大气波动理论，加深了我们对复杂日冕波动现象的认识，同时也丰富了日冕波动的研究方法及相关冕震学探测手段。