宁静区日珥爆发的触发和加速机制研究

Coronal mass ejections (CMEs) are one of the most energetic eruptions in the solar atmosphere and can cause catastrophic space weather. Theoretical studies demonstrate that CMEs can be initiated and accelerated through magnetic reconnection and magnetohydrodynamic instability. The velocities (accelerations) of CMEs from active regions are tightly correlated with the soft (hard) X-ray fluxes of accompanying flares, which support that reconnection plays an important role in acceleration. There also exist some fast flareless CMEs induced by quiescent prominence eruptions, which act as indirect proof that the instability can accelerate the CMEs. It is still an open question whether the instability is the initiation and acceleration mechanism of this type of quiescent prominence eruptions. In this project, we will investigate the initiation and acceleration mechanisms of quiescent prominence eruptions through high temporal and spatial resolution image observations of New Vacuum Solar Telescope (Yunnan Astronomical Observatories) and Atmospheric Imaging Assembly (NASA), as well as the photospheric magnetic field data. This proposal will help us further understand the initiation and acceleration mechanisms of CMEs.

日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection, CME)是太阳大气中最为剧烈的爆发现象之一，可引起灾难性的空间天气。理论认为CME可通过磁场重联和磁流体力学不稳定性被触发和加速。观测显示活动区CME的速度(加速度)常常与伴随耀斑的软(硬)X射线流量密切相关，这被认为是磁场重联加速CME的重要依据。同时，观测上还发现一组由宁静区日珥爆发引起的无伴随X射线耀斑的快速CME，这被认为是不稳定性加速CME的间接证据。此类宁静区日珥爆发的触发和加速机制是否真的以不稳定性为主有待进一步研究。本项目拟在我们已有工作的基础上，利用云南天文台一米新真空太阳望远镜和NASA的太阳大气成像设备等国内外地基、空基高时空分辨率的成像观测结合光球磁场测量数据等，重点研究宁静区日珥爆发的触发和加速机制。本项目的实施将有助于进一步理解CME的触发和加速机制。

日冕物质抛射是太阳大气中一种剧烈的爆发现象，常常由日珥爆发引起。日冕物质抛射是灾害性空间天气事件的主要源头，可严重干扰卫星、电力网络、GPS导航等设备的正常运行。理论研究指出磁场重联与理想不稳定性可触发日冕物质抛射并对其进行加速。研究日珥的触发与加速机制对于提高空间天气预报水平具有重要意义。本项目研究发现2010年12月10日一例日珥在爆发过程中围绕其上升方向首先在26分钟内逆时针旋转135度，然后又在15分钟内顺时针旋转了45度。这支持扭曲不稳定性可以作为日珥爆发的一种触发机制。同时，本项目分析了一例宁静区日珥爆发的加速过程，发现其脉冲加速相开始时间早于伴随X射线耀斑的上升相。我们以耀斑上升相开始时间将日珥脉冲加速相分为两个阶段，它们的加速度大小相当，然而相应的磁场重联率却相差一个数量级。这意味着在耀斑上升相开始前，即在脉冲加速相第一阶段中，对日珥加速的主要贡献应该不是源自磁场重联，而是来自磁绳的理想不稳定性。此外，本项目还做了另外两方面的工作，一是对日冕物质抛射三分量结构的本质进行了探讨，证实其亮核并不一定是爆发日珥；二是通过对比磁云与非磁云鞘区和本体的大小，支持大多数非磁云应该是由飞船边缘穿越行星际日冕物质抛射造成的。