初始太阳风形成过程的多波段观测研究

The origin, heating and acceleration of the nascent solar wind are among the important unsolved problems of coronal and solar-wind physics. More observational evidences are surely needed to understand fully the physical nature behind these processes. In this project, we propose to study some important phenomena, e.g., outflows and ubiquitous episodic propagating disturbances recently observed in coronal holes which are identified as the source region of the fast solar wind, by analyzing the data simultaneously obtained by coordinated observations of multi-spacecraft in multi-wavelengths in different layers of the solar atmosphere (the photosphere, chromosphere, transition region and corona). We will study the characteristics of the outflows in the lower corona, and the response of the upper atmosphere to the magneto-convection, evolution of the magnetic field and interaction between the magnetic elements occurred in the photosphere, in order to explain the possible formation mechanism of the observed episodic outflows in the transition region and corona. Such observational studies have rarely been carried out before, and may provide crucial constraints and implications for future studies on both observations and theoretical models concerning the formation, heating and acceleration of the nascent solar wind.

日冕和太阳风物理研究中的一个重要课题之一是早期太阳风的形成、加热和加速过程，其中的物理机制仍然没有一个统一的认识，需要更多的观测事实来加以证认。本项目旨在利用多颗卫星同时观测的多波段数据，对冕洞内高速流源区的流动及瞬变结构开展多层次（光球、色球、过渡区和日冕）的观测分析，研究日冕温度下太阳风出流的特征，以及光球层磁对流运动、磁场演化和相互作用过程在色球、过渡区和日冕的响应，从而解释冕洞内过渡区和日冕观测到的流动和瞬变结构可能的形成机制。目前这方面的联合观测研究开展的很少。而这样的研究对于了解太阳风早期的形成和加速过程，特别是有助于探讨和理解其物理形成机制，为模型和理论研究提供重要的约束条件。

日冕和太阳风物理研究中的一个重要课题之一是早期太阳风的形成、加热和加速过程，其中的物理机制仍然没有一个统一的认识，需要更多的观测事实来加以证认。本项目利用卫星观测的近地太阳风数据和多波段太阳成像数据，将局地太阳风性质与源区类型联系起来，研究近地太阳风及其源区分布随太阳活动的演化。利用多卫星同时观测的高分辨率、多波段太阳光谱和成像数据，对高速流源区冕洞内低日冕高度上的出流和日冕准周期性扰动、以及发生在太阳大气中几类被认为与磁重联密切相关的小尺度瞬变事件--色球喷流和过渡区小尺度爆发事件等，开展了细致的数据分析研究。重要研究成果概述如下：(1) 统计发现在太阳活动低年宁静区是太阳风的重要源区，并且冕洞区、活动区和宁静区初始太阳风的加热和加速机制存在很大的相似之处，波/湍流模型(WTD)和磁场重联模型(RLO)均可以定性的对冕洞风的双峰分布特征和三类太阳风中存在的速度和O7+/O6+反比关系进行解释，但不同源区太阳风中Fe/O的分布特征则可以由RLO模型得到更加合理的解释。(2) 首次直接测量日面冕羽结构在日冕高度上的Doppler速度，发现存在稳定的外流，并且速度随高度增大，结合电子密度测量表明，冕羽结构可能是太阳风的重要源区之一。(3) 首次发现针状体是日冕准周期扰动(PDs)的重要激发源，提出了PDs实际上是由针状体激发的一系列随机独立的慢波脉冲列组成的观点。(4) 研究了一例色球喷流事件，发现存在完整的色球间歇性重联的驱动过程和引发的相关伴随现象(波动和喷流)的观测证据，为基于磁重联模型的色球喷流及伴随现象的形成机制提供了观测上的证据。(5) 首次将一个反复爆发的精细色球喷流结构和过渡区小尺度爆发事件联系起来，发现其至少被加热到20万度的过渡区温度，表明这类事件在太阳大气的能量输运过程中扮演重要作用。上述研究结果有助于我们加深对于早期太阳风的形成、加热和加速的物理机制的理解，为模型和理论研究提供重要的约束条件。