磁重联驱动的太阳风起源模型

太阳风是形成日球层的主要介质，是传输日地空间天气灾害扰动的媒体。自从1962 年太阳风的存在被探测证实以来，太阳风的起源机制一直是空间物理和空间探测的关键科学问题。以往的模型大多假设太阳风是从光球经色球到日冕的连续向外的一维流动。然而这一基本假设不能解释如下的新观测结果：冕洞内太阳风初始外流形成于开放磁通管内2万公里的高度，而在低于5千公里的区域流动是向内的。为解释这一新的观测结果，我们提出了如下的太阳风起源新构想。认为中尺度磁圈，通过与开放磁通管发生磁重联，向太阳风提供初始外流的质量和能量。本项研究将在上述新构想基础上，通过数据分析明确中小尺度磁结构及其水平运动对太阳风起源的影响，通过数值模拟建立磁重联驱动的太阳风起源模型，力争在对三维太阳风起源机制的研究方面取得重点突破，从而开辟研究太阳风起源的新途径。

本研究分析了太阳风源区以及行星际太阳风的观测资料，开发了磁重联驱动太阳风起源模型程序。利用这些观测资料与模拟程序，我们进行了如下的研究，并取得了重要进展：..（一）数值模拟研究太阳风源区的重联、流动、波动和粒子加速的特征和之间的因果关系：.(1)重现了闭合磁圈受超米粒水平对流驱动与超米粒间隙的开放场发生磁重联，产生太阳风初始外流；(2)模拟色球重联产生海葵状喷流与慢磁声激波，发现慢磁声激波不能有效抬升过渡区；(3)在磁重联驱动的太阳风源区进行了测试粒子模拟，发现重联区对流电场能够加速电子，产生与观测一致的超晕电子能谱；(4)模拟日冕剪切磁拱与背景开放场重联，同时激发快磁声波、慢磁声波和阿尔芬波；..（二）观测分析太阳风源区的重联率、外流的间歇加速特征：.(5)观测得到初始快速太阳风的光谱特征，证实了太阳风初始外流由漏斗状磁场引导 ；(6)分析日冕活动区边缘的外流类型与特征，及相对应的行星际特征；(7)找到了光球磁通汇聚驱动日冕重联的磁场重组的观测证据；(8)分析了极区冕洞超米粒尺度的日冕喷流和爆发性闭合磁圈的磁场和光谱特征；..（三）研究行星际太阳风的结构、波动和湍流.(9)研究了太阳风湍流中的各向异性串级、等离子体的加热及质子惯性区附近的能量耗散方式；(10)发现了太阳风中的压力平衡结构，并找到了它的可能驱动源，即慢模波与磁镜模不稳定性；(11)在太阳风中发现了大振幅阿尔芬波；(12)研究了太阳风中湍流间歇的本质及间歇对太阳风加热的贡献。