太阳光球磁对消及其高层大气响应的多波段观测研究

Magnetic cancellation that results from one or both poles of magnetic flux colliding and cancelling with nearby opposite polarity magnetic network is one of the common behaviour of the magnetic field in the solar photosphere. Almost if not all of the activities observed in the solar atmosphere are found to be associated with magnetic cancellation, suggesting a strong relation between magnetic cancellation and coronal heating. However, not all magnetic cancellation sites can be observed as activities in the higher solar atmosphere (chromosphere, transition region and corona). Many problems on magnetic cancellation are remained unsolved, such as, what type of magnetic cancellation can trigger activities in the solar atmosphere especially in the solar corona; if all the magnetic cancellation activities associate with energy release in the solar atmosphere, how magnetic cancellation changes during a solar cycle; and the difference among magnetic cancellation activities occurring in coronal holes, quiet Sun and active regions. This project aims to investigate these topics by using multi-wavelength observations from space-based and ground-based instruments, including SOHO, Hinode, SDO, IRIS, and instruments from National Solar Observatory (NSO), Swedish Solar Telescope (SST) and Fuxian Solar Telescope (FSO). This project will put effort in understanding the relation between magnetic cancellation, and mass and energy transportation in the solar atmosphere.

太阳光球磁对消是一种常见的太阳磁场活动现象，观测上表现为两个相对极性的磁场结构相向移动、靠近后磁场通量减小甚至消失。目前的观测表明，绝大多数太阳大气中的活动现象都对应着磁场对消区。这说明了磁对消和日冕加热有很密切的联系。对光球磁对消及其高层大气（色球，过渡区和日冕）响应的研究还有很多问题需要解决。本项目将利用现有的和即将投入使用的仪器，包括卫星（SOHO, Hinode, SDO, IRIS等）和地面仪器（美国国家太阳天文台，瑞典太阳望远镜，云南抚仙湖太阳望远镜等），对太阳光球磁对消及其高层大气响应进行多波段观测。本项目将探讨什么样的太阳磁对消能够触发太阳大气特别是日冕中的活动现象，是否所有的磁对消都是能量释放过程，磁对消活动的特征和发生频率随太阳活动周年的变化，及磁对消活动在不同的磁场条件下发生的异同，从而进一步理解太阳光球磁对消与太阳大气的物质输运和能量平衡的有机联系。

在项目的支持下，项目组成员主要对太阳大气小尺度活动现象以及它们关联的光球磁对消活动开展了较深入的研究，相关研究结果形成了8篇重要的SCI论文，发表在A&A、ApJ、MNRAS等SCI期刊上。过渡区小尺度爆发事件是太阳过渡区发生的一种小尺度能量释放事件，它们的发生可能与日冕加热过程有直接的关联。相关研究利用空间卫星和地面望远镜的高分辨率光谱成像数据分析了过渡区爆发事件在太阳大气各层次上的对应，以了解太阳大气能量通过这种现象进行输运的过程。研究发现过渡区小尺度爆发事件对应着明显的光球磁对消，与过渡区喷流以及磁环活动有密切的联系，但与色球暗纤维活动关系不明显。研究结果表明过渡区小尺度爆发现象与过渡区内发生的磁重联有密切的联系，并可能与日冕加热过程有比较紧密的联系。磁环是太阳大气中最为丰富的一种磁结构，它们内部发生的物理过程直接反应了太阳大气的能量和质量的可能输运过程。利用空间卫星的高分辨率光谱成像数据，我们的研究发现过渡区磁环比更大尺度的冕环要活跃的多，其中可能发生明显的虹吸流以及磁环-磁环重联现象，且这些现象与光球磁对消活动有明显的关联。这些研究结果表明过渡区磁环需要一种间歇式加热方式，过渡区磁环间的重联是形成更大尺度冕环的一种可能过程。另一方面，我们利用NVST的高分辨率数据，观测到了色球小尺度暗条结构与日冕磁环间的重联现象，证明了低温磁环结构可以通过磁重联的方式将其中储存的物质和能量释放到高温磁结构中。日冕亮点是日冕中小尺度亮度增强结构，是日冕加热过程的直接体现。项目研究了日冕亮点对应的光球磁活动。研究发现日冕亮点对应小尺度磁环结构的形成与光球小尺度磁浮现、汇聚和凝聚有关，而日冕亮点的点亮与光球小尺度磁对消活动有密切的联系。相关研究表明，太阳光球小尺度磁对消活动与太阳上层大气中的磁活动有密切的联系，光球磁对消现象能为上层大气磁活动提供一种重要的指示信息。