关于太阳双带耀斑电流片物理性质的数值实验

发布时间：2017-12-29 00:14

本文关键词：关于太阳双带耀斑电流片物理性质的数值实验　出处：《中国科学院研究生院（云南天文台）》2013年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：大尺度的磁重联电流片是太阳爆发过程中的重要结构。在日冕物质抛射(CME)/耀斑理论模型中，它连接着耀斑环并向上延伸到相应的磁通量绳（即CME）。研究大尺度电流片的物理性质有助于理解太阳爆发过程中的快速磁重联过程、不稳定性和湍动过程、以及高能粒子加速机制。本文旨在通过数值实验研究此类电流片的物理性质，分析电流片内的细致结构，计算大尺度电流片的发射线强度并预期电流片的观测特征。我们通过有限电阻磁流体模拟来分析双带耀斑电流片内的精细结构。我们的计算从处于静力学平衡和热平衡的磁位形开始。在该位形中，磁力线固结在代表光球的底边界上，一个初始的电流片分隔了包含反平行磁场的两部分等离子体区域。在初始扰动的驱动下，磁重联过程在该电流片内缓慢发生，在第一个磁岛出现后迅速加快，并在电流片内产生了许多小尺度结构。这些结构包括沿电流片运动的多个等离子体团和等离子体团间的磁重联X点。我们分析了电流片的演化过程并总结了这些等离子体团沿电流片的运动特征。另外我们使用谱分析方法讨论等离子体团以及它们所包含能量的统计性质，结果表明电流片内磁能和动能能谱的分布都遵循幂律分布。相应的谱指数随系统初始的磁雷诺数而变化，并在高磁雷诺数时Rm105趋向于某一常数。磁能能谱变化与电流片内磁岛的动力学行为有关，例如磁岛的生长会导致磁能能谱变陡，而大尺度磁岛离开计算区域则使能谱变平。为了进一步研究大尺度电流片的观测特征和电流片内部等离子体的物理性质，我们根据Reeves等人的CME/耀斑模型并使用相应的数值模拟结果，考虑电流片内等离子体流的非平衡态电离过程，并预期了该电流片在太阳动力学天文台（SDO）/AIA各波段观测的强度和在SOHO卫星/UVCS观测中的谱线强度，考察了电流片当中等离子体的电离状态和一些几何特征。结果表明电流片底端的等离子体处于亚电离状态而顶端的等离子体处于过电离状态。通过对比非稳态电离过程和平衡电离过程，，我们得出在电离平衡假设下，电流片底端的温度会被高估而电流片顶端的温度会被低估。最后我们也讨论了在电流片的观测中，在UVCS谱线分布上可能观测到低发射强度的鞘形区域。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（云南天文台）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P182

【参考文献】