太阳大气中多尺度磁场活动和相互作用的观测与统计研究

The multi-scale magnetic-field activities and interactions of magnetic field are basic physical processes in the solar atmosphere, and the abundant high-resolution multi-waveband solar observations in recent years make it possible for us to study these processes extensively now. To improve our understanding of the accumulation, transmission, and release process of the magnetic energy in the solar atmosphere, this projection propose to comprehensively search, identify, and then analyze multi-scale magnetic-field activities and magnetic interaction events by using of various observations from ground-based and space-born telescopes in different wavelengths. We plan to focus on and try to make progress in following research topics. 1) Formation/eruption processes of magnetic flux ropes, as well as their relationship with photospheric magnetic activities. 2) Small-scale magnetic reconnection in the corona and magnetic reconnection during coronal eruptions in the fan-spine topology. 3) Back reaction of coronal field reconfiguration during flares on the photospheric magnetic structures of sunspots. 4) Directly interactions between erupting magnetic structures and surrounding open and closed magnetic fields. 5) Interactions of multi-scale filaments and sympathetic eruptions.

在太阳大气中，多尺度磁场活动和相互作用是一种基本的物理过程。当前丰富的太阳多波段高分辨观测，使得对这些过程的系统观测研究成为可能。本项目提出利用从光球到日冕的多种多波段地、空基太阳观测资料，对多尺度磁场活动和磁场相互作用事件进行广泛的搜索认证和分析研究，增进对太阳大气中能量传输、积累和释放过程的理解。本项目拟集中研究以下科学目标：1）磁通量绳的形成和爆发过程及其与光球磁场活动的关系；2）日冕小尺度磁重联和扇形-脊柱拓扑下日冕爆发中的磁重联过程；3）耀斑中光球黑子磁结构对日冕磁场重构的逆反应； 4）爆发磁结构与周围开放场和封闭场的直接相互作用；5）多尺度暗条相互作用和相应爆发。

在太阳大气中遍布各种形式的、多尺度的磁场活动和相互作用现象；多尺度磁场活动和相互作用是大气中一种基本的物理过程。当前丰富的多波段高时间与空间分辨率的太阳观测，使得对这些过程的系统观测研究成为可能。本项目在太阳小尺度爆发现象的高分辨观测研究、日冕大尺度剧烈爆发过程研究、发生于日冕的剧烈爆发过程的光球响应研究、黑子与暗条的形成的研究、不同尺度太阳活动的统计研究等五个方面展开项目研究并取得进展。特别地，项目第一次提供非常可信可靠的观测证据证明了太阳大气中存在小尺度磁绳的浮现；第一次观测到日冕准周期快磁声波可以通过爆发导致的扰动在磁环中的色散式演化而形成的观测证据；第一次观测到多峰结构的准周期大尺度日冕波；给出了多种驱动大尺度日冕波的激发机制的观测实例；基于高分辨观测结果对经典（准直、双向）喷流模型进行了改进；首次在一个耀斑期间同时探测到了逆时针的和顺时针的光球涡旋；揭示宁静色球主要由通量为（2.9--32.0）x1018Mx的小尺度磁元加热；给出了日冕主要由小尺度磁活动加热的统计上的证据，等等。项目研究丰富了太阳爆发活动过程的物理图像，增进了对太阳活动和爆发现象的触发、驱动和能量释放过程的理解。项目发表标注课题号的SCI论文108篇，其中Nature Communications 2篇、ApJ(含ApJL,ApJSS)72篇、MNRAS 8篇、AA 2篇、AJ 2篇、Solar Phys 7 篇；这些论文SCI它引约800次。项目研究达到了预期目标，完成了项目研究任务。项目举办了2次（昆明、威海）暗条活动的研究的学术会议，项目成员广泛开展国内外合作研究与学术交流。项目培养了一批硕博士生，项目年轻成员目前全部成长为本单位的科研骨干。