大尺度太阳爆发活动早期物理过程的多波段观测研究

Large-scale solar eruptions are rapid processes of energy release in the corona, including filament eruption, solar flares, and coronal mass ejections (CMEs). In the context of standard flare model, they are different aspects of a whole process. Although a great many efforts have been made in the observational, theoretical, and numerical investigations of the solar eruptions, there are still open questions about the initial processes of solar eruptions. In this project, we aim at studying the large-amplitude filament oscillations and pre-flare coronal dimmings by using the multiwavelength imaging and spectroscopic observations from the state-of-the-art space-borne and ground-based telescopes. The contents include: 1) The mode and parameters of filament oscillations, such as amplitude, phase, period, damping timescale. 2) The triggering mechanisms and restoring forces of filament oscillations. We hope to discover new triggering mechanisms. 3) The relation between the filament oscillation and eruption. We investigate the conditions under which filament oscillations are favorable to eruptions. 4) The characteristics and nature of pre-flare coronal dimmings. 5) The relations between the pre-flare dimmings and magnetic flux ropes, flares, and CMEs. The research will not only improve our understandings of the whole MHD processes of large-scale solar eruptions, but also provide scientific basis and feasible instructions for the space weather prediction.

大尺度太阳爆发活动是日冕中剧烈的能量释放过程，包括暗条爆发、耀斑和日冕物质抛射(CME). 按照目前的耀斑标准模型，它们都属于一个过程的不同方面。虽然关于爆发活动的观测、理论和数值模拟研究已经很多，但是关于它们早期物理过程还不完全清楚。本项目拟利用目前国际上最先进的空间和地面望远镜的多波段成像和光谱观测资料，重点研究暗条大幅度振荡和耀斑前日冕暗化，具体包括：1）暗条振荡的模式和参数（如振幅、相位、周期、衰减时标等）；2）暗条振荡的触发机制和回复力，发现新的触发机制；3）暗条振荡与暗条爆发的因果关系，确定在什么条件下振荡更有利于爆发；4）耀斑前日冕暗化的特性和本质；5）耀斑前暗化与磁通量绳、耀斑和CME的关系。我们的研究不仅有助于理解太阳爆发活动的完整磁流体动力学过程，也对太阳活动和空间天气预报提供科学依据和指导价值。

大尺度太阳爆发活动是日冕中剧烈的能量释放过程，包括暗条爆发、耀斑和日冕物质抛射(CME)等。它们之间相互联系、相互影响，涉及到非常复杂的磁流体力学过程，如磁重联、等离子体不稳定性、波动和振荡等。深入理解各种活动的爆发机制不仅对于准确开展空间天气预报至关重要，而且对理解其它天体物理现象也有一定的启发意义。本项目主要研究了暗条振荡的触发机制和回复力，以及暗条振荡和爆发之间的关系；其次研究了耀斑引起的远端日冕暗化。此外，深入、系统地研究了日冕喷流、环形耀斑、冕环振荡、日珥非径向爆发、CME形态的三维重构等。我们分别对日珥沿主轴方向的纵向振荡、沿水平方向和垂直方向的横向振荡进行了个例分析，结合珥震学理论对日珥内部磁场进行了估算，并提出一种新的暗条横向振荡触发机制。我们分别对冕环沿水平方向和垂直方向的横向振荡进行了个例分析，结合冕震学理论对冕环磁场进行了估算。系列研究进一步证明了冕震学和珥震学在日珥和冕环磁场间接诊断的有效性。此外，我们也发现了连续发生的耀斑对暗条和冕环振荡振幅的放大效应。理清了日珥振荡和爆发的关系，证明日珥大幅度纵向振荡不仅是成功爆发的前兆，而且也可能是失败爆发的前兆。首次报道了约束耀斑引起的远端日冕暗化现象，有助于重新认识耀斑与日冕暗化之间的关系。提出一种改进的锥模型，适用于CME形态的三维重构，有利于研究CME完整的形态学和动力学演化过程。揭示了日冕喷流的超精细结构，暗示随着望远镜空间分辨率的提高，还会有更小尺度的等离子体团会被观测到，有助于检验电流片撕裂模不稳定性的普遍性。