| 题名 | 太阳暗条的形成与爆发 |
| 作者 | 王金成 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 屈中权 |
| 关键词 | 暗条 形成 爆发 磁场 电流 |
| 其他题名 | Formation and eruption of solar filament |
| 学位专业 | 天体物理 |
| 英文摘要 | 太阳暗条是太阳大气中最为特殊的现象之一，它们由低温、高密度的等离子体组成, 动态地悬浮在高温稀薄的日冕中。当这些等离子体在日面中心的时候，其呈现为暗的条状结构，称之为暗条；当在日面边缘的时候，它们则表现为明亮的发射物体结构，这就是我们常常说的日珥。这些暗条往往处在磁场极性反转线的上方。 对暗条的研究一直以来是太阳物理研究中的一个热门话题之一。由于色球层和日冕中的磁场难以测量，暗条的具体结构是怎样尚未清楚；暗条的磁场是怎么样形成的呢？暗条的物质是怎么来的？导致暗条爆发的机制什么？暗条爆发过程中的物理过程又是怎样？与暗条相关的物理参量在暗条形成和爆发过程中又有哪些规律的变化？针对这些问题，运用了多台的空间和地面望远镜的多波段、多类型（光谱和成像）以及高时空分辨率的观测数据，我们对暗条的形成和爆发过程等方面进行了详细的研究，为理解太阳暗条这种特殊又迷人的现象提供了一定的帮助。 首先，我们回顾了关于暗条的背景知识和介绍了当前主要的望远镜。之后展示了我们对暗条进行了三个方面的研究。一、电流在暗条形成和爆发过程中的演化。二、暗条的形成和爆发过程。三、暗条物质注入的研究。 第一个研究方面，我们了利用了太阳动力学望远镜（Solar Dynamics Observatory）和新真空太阳望远镜（New vacuum solar telescope）中的数据，我们研究了关于位于活动区 NOAA 11884 中的一对连续形成的两个暗条的电流演化过程。根据装载在太阳动力学望远镜中的日震和磁场成像仪（Heliospheric and Magnetic Imager）中的矢量磁图和安培定律，可以直接计算暗条底部径向电流密度；再通过非线性无力场外推办法得到日冕中的磁场，利用两个截面对这一对连续形成的两个暗条中的轴向电流进行了详细的研究。结果表明，在长期的演化中整个活动区的径向电流展现减少的趋势，其磁场同样是减少。对于爆发相关的演化，在磁性反转线上附近的平均横向磁场，在两次爆发之前都减少，而在两次爆发之后都迅速增强。相关的径向电流在两次爆发中展示出不同的变化。另外一方面，我们发现一个非常有趣的特征：在暗条爆发之前，与暗条轴向电流相反的横向电流浮现或者增加；在暗条爆发之后，与暗条轴向电流相反的横向电流减少或者消失。我们认为这些反向电流是由从光球底部新磁通量浮现所携带上来的，也有可能是暗条爆发的触发机制。 第二个研究方面，结合地面和空间望远镜多波段的观测，我们针对了发生在2014年12月18日至19日期间位于活动区 NOAA 12241 中的一处暗条的形成和爆发过程，进行了详细的研究。利用日震和磁场成像仪中的矢量磁场，通过了一些公式的推导，可以得到磁场螺度注入率、洛伦兹力和径向电流的一些物理参量。发现螺度注入率在暗条爆发之前比暗条爆发之后大，而径向电流在开始的时候经历了一个增强，之后就逐渐减少了，磁通量也和径向电流的演化过程比较相似。另外一方面，我们发现暗条的右边部分是由于两束磁力线通过磁场重联作用而形成的，而暗条的左边部分的形成与光球表面的剪切运动密切相关。暗条两部分的相互作用，导致了暗条的爆发。在磁场极性反转线附近的平均横向磁场在暗条爆发之后迅速增强。另外一个非常引人注目的现象就是在暗条爆发之后，位于磁场极性反转线周围的径向电流突然向两边扩散。我们认为这个迷人的现象与在爆发过程中能量的释放有关。 第三个研究方面，我们针对了暗条物质注入的问题，对活动区 NOAA 12574 中的一处活动区暗条的形成与一系列喷流的关系进行了研究。此暗条从无到有的完全过程被呈现。使用了多台的空间和地面望远镜的资料数据，发现大量的冷的物质被发生在暗条右足点附近的一系列的喷流直接抬升到日冕当中，从而成为暗条的物质。同时，我们也发现了在暗条右足点处附近的光球上有磁通量的浮现。这些现象表明位于低太阳大气中的冷的物质可以直接被注入到日冕当中从而形成暗条物质，同时也表明这些喷流是由于先前存在的磁场结构与新浮现的磁场发生作用引发磁场重新而引起的。利用大熊湖天文台新太阳望远镜（New Solar Telescope）中 TiO 的观测数据研究了发生在8月11日 18:02 UT 的喷流，发现在喷流爆发之后，在暗条右足点附近出现了暗的丝状结构或者暗的丝状结构增多，也计算了沿着暗条轴向的热等离子体的横向速度大约为157.6 公里每秒。另外一方面，利用飞弹天文台的无顶太阳望远镜（Domeless Solar Telescope）的观测，我们发现发生在8月12日 00:42 UT 的喷流中，被注入上来的等离子体做旋转运动。因此，我们推断喷流不仅仅为暗条提供物质，同时也会注入磁场螺度到暗条中。 本文针对了太阳中最热门话题之一：太阳暗条的形成和爆发。为了探索这个问题，我们运用多台的望远镜观测数据，进行了三个方面的研究。经过了上述的研究，从而更深一步了解暗条这一特殊的太阳现象。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 天文学 ; 太阳与太阳系 ; 太阳物理学 |
| 页码 | 102 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/25388]  |
| 专题 | 云南天文台_抚仙湖太阳观测站 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王金成. 太阳暗条的形成与爆发[D]. 北京. 中国科学院大学. 2018. |
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