日冕物质抛射中磁绳结构的形成和触发

The solar atmosphere is composed of highly magnetized plasma, the activities happened in it are intimately related to the magnetic field topology. Coronal mass ejection (CME) is the main source of the space weather disaster, its core magnetic field structure is the magnetic flux rope. Investigation of the formation and initiation of the magnetic flux rope will deepen our knowledge for this phenomena and be the foundation for space weather forecast. In this project, we will 1) study the "magnetic tongues" quantitatively, calculate its elongation and discuss the property of the emerging flux rope. 2) analyze the crucial factors that influence the formation of magnetic flux rope quantitatively, through the comparison of different kinds of active region (with or without CME). We will adopt the advanced method in measuring velocity, which is the differential affine velocity estimation for vector magnetogram (DAVE4VM) proposed by Schuck. 3) investigate the initiation of magnetic flux rope through the magnetic topology analysis. We will adopt the extrapolation method proposed by Wiegelmann to calculate the three dimensional magnetic field in the corona and then study the distribution of the quasi-separatrix layers (QSLs) of the magnetic field lines by calculating the squashing degree factor.

太阳大气由高度磁化的等离子体组成，其内部所出现的各种活动现象均与磁场的拓扑结构密切相关。日冕物质抛射（CME）是造成空间灾害性天气的主要原因，与其相关的核心磁场结构为磁绳，对磁绳结构的形成与触发的深入研究，将深化我们对该爆发现象的理解，为最终实现空间天气预报奠定基础。在该项目中，我们的研究内容包括以下三个方面：第一，定量的分析“磁舌”结构，计算“磁舌”的伸长量，来探讨浮现磁绳的性质；第二，通过两类活动区（有无CME）的对比研究，来定量的分析影响磁绳形成的关键因素。研究方法涉及目前国际上先进的速度场测量方法，即Schuck提出的针对矢量磁场的微分仿射速度测量方法（DAVE4VM）；第三，通过磁场拓扑结构的分析，来研究磁绳的触发机制。我们将使用Wiegelmann的外推方法来计算日冕中的三维磁场，通过磁力线压缩因子的计算来确定日冕中磁力线准分界层（QSLs）的分布。

太阳活动区中的磁绳结构的形成和触发，对于我们理解太阳爆发活动，进行空间天气预报具有极其重要的作用。该项目重点研究了活动区浮现初期及演化过程中的三维磁场结构，探讨了活动区中影响磁绳形成的因素及触发磁绳爆发的可能机制。我们的研究结果表明 1）浮现初期磁场结构比较松散的活动区很有可能不会产生磁绳结构；2）在活动区演化过程中，非势性积累较多的活动区，其活动性一般较强；3）磁绳的存在对于爆发的产生不可或缺，最终的触发可以由磁绳不稳定性和/或磁绳之上的环面不稳定性解释。.我们的研究涵盖了活动区从开始浮现，到能量积累，再到爆发的整个过程，其科学意义如下 1）浮现过程涉及活动区在太阳大气中出现的最初状态，对该过程及其伴随现象的研究将为我们间接了解活动区初期的磁场属性提供关键信息；2）活动区浮现过程中的能量积累是爆发产生的必要条件，通过对活动区非势性的研究，我们可以了解爆发产生的时机和位置的一般规律，为空间天气的预报提供可能性；3）对于积累了足够能量的活动区，其磁绳的触发机制是影响最终爆发的决定性因素，对该过程的定性研究，将为我们探究爆发的规律提供进一步的约束。