部分电离日珥等离子体中非绝热磁流体动力学波的时间阻尼：氦的影响

部分电离日珥等离子体中的瑞利-泰勒不稳定性

Rayleigh-Taylor instability in partially ionized prominence plasma

本文采用单流体MHD方法，结合广义欧姆定律，对日冕-日珥边界的瑞利-泰勒不稳定性进行了2.5维数值模拟。初始配置包括均匀磁场，其与等离子体扰动的方向形成角度。对于每个磁场倾角，我们比较两个模拟，一个是纯MHD的情况下，和一个包括双极扩散的欧姆定律，否则相同。我们发现含有中性原子的组态总是不稳定的。在非线性状态下，小尺度模的增长率大于纯MHD情况下的增长率。

在太阳辐射中日冕雨和下降等离子体团的动力学：II。部分电离情况

Dynamics of coronal rain and descending plasma blobs in solar prominences: II. partially ionized case

日冕雨团和日珥结是色球层到过渡区温度的密集凝聚，这些温度在更热的日冕中下降。它们的典型速度范围分别为30- 150 km~s $^{-1}$和10- 30 km~s $^{-1}$的数量级，即，它们比自由降落速度小得多。这些冷团块包含电离和中性物质的混合物，它们必须动态耦合才能像观察到的那样落在一起。我们调查这种耦合的流体动力学模拟，其中耦合产生的离子和中性粒子之间的摩擦。这里提出的数值模拟是\citet{oliver2014}的部分电离的情况下的扩展。我们发现，尽管在团簇中心两种粒子的相对漂移速度小于1 m s $^{-1}$，但它足以产生强耦合带电粒子和中性粒子所需的力.对于完全电离的等离子体，电离度对我们以前工作的主要结果没有明显的影响：凝结有一个初始加速阶段，随后是一个大致恒定速度的时期，此外，最大下降速度明显与初始团块与环境密度的比值相关。

太阳辐射中电离和中性粒子间漂移速度的观测探测

Observational detection of drift velocity between ionized and neutral species in solar prominences

我们报告的离子和中性速度的差异，在双折射使用高分辨率光谱数据在2012年9月获得的德国真空塔望远镜（天文台德尔泰德，特内里费岛）的检测。利用两种不同电离状态的元素，即CaII 8542 A和HeI 10830 A的谱线，以高节奏同时获得了一小部分日珥的时间序列扫描。位移，宽度和振幅的两条线进行了仔细比较，以提取有关等离子体的动力学信息。许多动力学特征，如逆流，射流和传播波检测。在所有的情况下，我们发现从两种元素的线中提取的参数之间有很强的相关性，这证实了两者都跟踪相同的等离子体。然而，我们也发现了这种相关性丢失的短暂瞬变。这些瞬变与几百m/s量级的离子中性漂移速度有关。非零漂移速度斑块在时距图上表现出相干性。

走向详细的日珥地震学- II。绘制连续磁流体动力学谱

Toward detailed prominence seismology - II. Charting the continuous magnetohydrodynamic spectrum

从精确的磁流体磁绳平衡的日珥凝聚，我们开始了系统的调查，其线性本征振荡。为了量化线性MHD本征模的全谱，我们需要所有通量表面局域模的知识，绘制出MHD谱的连续部分。我们结合分析和数值计算的结果为现实的突出配置的连续谱。控制方程的所有本征模的对称，重力平衡包含轴向剪切流，进行了分析，以及他们的通量面本地化的限制。分析是有效的一般2.5D平衡，其中密度，熵，或温度从一个通量表面到另一个不同。我们分析的模式耦合所造成的极向变化的磁通绳平衡，通过执行一个小的重力参数扩展。我们对比的分析结果与连续光谱数值。对于平衡的密度是一个通量函数，我们表明，连续模式可以是超稳定的，我们提出了这些对流连续不稳定的稳定性准则。此外，对于所有的平衡，一个四模式之间的Alfvenic模式的极向模式数m和三个相邻的（m-1，m，m+1）慢模式的耦合方案被确定，发生在合理的通量表面附近。对于现实突出平衡，这种耦合被证明发挥了重要作用，从弱到强的重力参数g值。小g的解析预测与数值谱进行了比较，并确定了较大g的渐进偏差。不稳定的连续模式可能与短暂的日珥结构有关。在连续谱中极向模耦合产生的间隙需要进一步分析，因为它们形成全局本征振荡的优选频率范围。

反极加热在日珥能量平衡中的作用

The role of ambipolar heating in the energy balance of solar prominences

本文研究了反极扩散在日珥能量平衡中的作用，通过一维模型探讨了反极加热如何补偿辐射损失并产生稳定的中性流。

太阳黑子中中性粒子对引力的支持

On the support of neutrals against gravity in solar prominences

在太阳大气层中发现的冷而致密的电离层由于其相对较低的温度而被部分电离。在这封信中，我们解决了一个长期存在的问题，即如何支持中性成分的等离子体在双折射的重力。使用多流体的方法，我们解决了时间依赖的方程在二维考虑的摩擦耦合的中性和电离的磁化等离子体的代表性的日珥嵌入在一个热的日冕环境中的组件之间。我们证明，在两种流体中，代表身体的突出，系统的初始密度增强是能够放松的磁倾角附近的一个稳定的状态，其中中性粒子和电离的物种动态悬浮在光球。在这项研究中考虑了两种不同的耦合过程，离子和中性粒子之间的碰撞和电荷交换相互作用。我们发现，在现实条件下，离子基本上是静态的，而中性粒子有一个非常小的下流速度。在日珥体中，离子和中性粒子之间的耦合是如此强烈，以至于其行为类似于有效密度等于离子和中性粒子之和的单一流体。我们还发现，电荷交换机制是约三倍更有效地维持中性比弹性散射的离子与中性。

部分电离细丝中的磁流体力学波

Magnetohydrodynamic Waves in a Partially Ionized Filament Thread

振荡和传播波在细丝的高分辨率观测中很常见，即，太阳灯丝/双折射的精细结构。由于日珥等离子体的温度通常在10^4 K的量级，因此日珥等离子体只被部分电离。在本文中，我们研究的中性粒子对波的传播在一个丝状线程模拟为一个部分电离的均匀磁通量管嵌入在一个均匀的和完全电离的日冕等离子体。电阻磁流体动力学基本方程中考虑了欧姆和双极磁扩散。我们数值计算扭结，慢，阿尔芬线性MHD模式的本征频率，并在某些情况下获得解析近似。我们发现，传播模式的存在受到纵向波数的临界值的存在。特别是，扭结波和阿尔芬波的下限和上限频率截止分别归因于平行于和垂直于磁场线的磁扩散。慢模只有一个较低的截止频率，这是由垂直磁扩散引起的，并受电离度的影响很大。此外，离子中性碰撞是最有效的阻尼机制短波长，而欧姆扩散占主导地位的长波长制度。

纵向非均匀日珥线的快磁流体动力学振荡：量子谐振子模拟

Fast magnetohydrodynamic oscillation of longitudinally inhomogeneous prominence threads: an analogue with quantum harmonic oscillator

前人的工作表明，在日珥螺纹的情况下，扭折振荡的二次谐波与一次谐波的频率比有趋向于3的趋势。我们的目的是研究纵向不均匀日珥线的磁流体动力学振荡，并阐明频率比的问题。经典Sturm-Liouville问题用于纵向不均匀等离子体密度的螺纹。我们发现，总压扰动沿螺纹的空间变化是由定态薛定谔方程，其中纵向不均匀的等离子体密度代表的势能。因此，该方程有界解的埃尔米特多项式。在螺纹表面的边界条件导致超越色散方程与贝塞尔函数。色散方程的细通量管近似表明，扭折波的频率与α（2n+1）成正比，其中α为密度不均匀性参数，n为纵模数。因此，在突出螺纹中，二次谐波和一次谐波的频率之比趋于3。色散方程的数值解表明，在外部密度纵向不均匀性较小的情况下，较厚的通量管的色散比仅略有减小，因此，薄通量管极限是日珥振荡的一个很好的近似。然而，较强的外密度纵向不均匀性可能导致较宽管的频率比发生显著偏移，从而使细管近似失效。用量子谐振子的振荡类比来解释日珥线中二次谐波和一次谐波频率比趋向3的趋势，其中日珥线的密度不均匀性起着势能的作用。

日珥螺纹中弯曲扭折波的空间阻尼

Spatial Damping of Propagating Kink Waves in Prominence Threads

横向振荡和传播波经常被观察到的线程的太阳磁/细丝，并已被解释为扭结磁流体动力学（MHD）模式。本文研究了在横向不均匀和部分电离日珥线中传播的扭折磁流体动力学波的空间阻尼。共振吸收和离子中性碰撞（考林扩散）是考虑的阻尼机制。考虑日珥条件，数值求解了部分电离磁通量管中共振扭折波的色散关系。在薄管近似和薄边界近似下，得到了波长和阻尼长度随扭折模频率变化的解析表达式。对于通常报道的线程振荡周期，共振吸收是一个有效的机制，扭结模式的空间阻尼，而离子中性碰撞有一个次要的作用。Cowling扩散在传播和阻尼中占主导地位，其周期比观察到的要短得多。共振吸收可以解释在日珥线中观察到的扭结波的空间阻尼。通过将观测到的波长和阻尼长度与理论预测值进行比较，可以估计出丝的横向不均匀长度尺度。然而，忽略横向不均匀层中密度分布的形式会导致不均匀性长度尺度的确定不准确。

部分电离磁通量管中开尔文-亥姆霍兹不稳定性的起始

Onset of the Kelvin-Helmholtz instability in partially ionized magnetic flux tubes

上下文最近对太阳辐射的观测表明，存在可能由开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KHI）引起的湍流。然而，所观察到的流速低于经典阈值的发病KHI在完全电离等离子体。目的。我们调查的影响，部分电离的发病KHI在密集和冷却的圆柱形磁通量管包围的一个更热，更轻的环境。方法.本文用部分电离双流体等离子体的线性化控制方程描述了纵向质量流磁管上叠加的小振幅扰动的行为。通过简正模分析得到了线性不可压缩波的频散关系。我们专注于外观的不稳定的解决方案，并研究其增长率对各种物理参数的依赖性。给出了慢流和强离子-中性耦合条件下KHI线性增长率的解析近似。给出了日珥螺纹的一个应用。结果等离子体中中性成分的存在可能有助于KHI的发生，即使是亚阿尔夫文纵向剪切流。离子与中性粒子的碰撞降低了不稳定扰动的增长率，但不能完全抑制不稳定性。结论.在亚阿尔夫文流速的太阳能热释电中的湍流可以解释为部分电离等离子体中KHI的结果。

追踪从太阳到地球的多温度宁静日珥的热力学演变

Tracing a Multi-Temperature Quiescent Prominence's Thermodynamic Evolution from Sun to Earth

通过多视角EUV观测，研究了从太阳到地球的多温度宁静日珥热力学演变，揭示其由冷低电离离子和热等离子体组成，并指出其非均匀加热或快速冷却的可能。

弱电离太阳光球的磁流体动力学

Magnetohydrodynamics of the Weakly Ionized Solar Photosphere

我们调查的重要性，双极扩散和霍尔电流高分辨率全面（“现实”）光球模拟。为此，我们扩展了辐射磁流体动力学代码\emph{MURaM}使用广义欧姆定律的假设下，当地的热力学平衡。我们目前的测试案例比较分析的解决方案与数值模拟验证的代码。此外，我们进行了一些数值实验，以调查这些中性离子在光球效应的影响。我们发现，在目前使用的空间分辨率（5-20公里每个网格点），霍尔电流和双极扩散开始变得显着-100米/秒的太阳黑子光桥的流量，和几个百分点的变化，在热力学结构的安静太阳磁功能。随着模拟解决了较小规模的变化，预计影响的程度将迅速增加。

日珥中离子和中性原子多普勒速度的差异

Differences between Doppler velocities of ions and neutral atoms in a solar prominence

在具有部分电离等离子体的天体物理系统中，离子的运动受磁场的控制，而中性粒子只能通过与离子碰撞间接地感受到磁场的洛伦兹力。电离和中性粒子之间的速度漂移在修正重要的物理过程中起着关键作用，如磁重联、磁流体动力学波的阻尼、等离子体中角动量通过磁场的传输以及加热。本文研究了日珥中钙离子和中性氢的多普勒速度差异，以寻找中性和电离物质之间的速度差异。我们用飞田天文台的无圆顶太阳望远镜的高色散摄谱仪同时观测了活动区H Ⅰ 397 nm，H Ⅰ 434 nm，Ca Ⅱ 397 nm和Ca Ⅱ 854 nm的日珥光谱，并比较了由光学薄等离子体发射的谱线峰位移所得到的多普勒速度。存在中性原子和离子之间的速度差异显著的情况，例如，中性氢原子和钙离子之间的速度差异大于测量误差的3 σ的1433个事件（约3%的比较曲线组）。但是，我们也发现，来自同一物种的两条谱线的多普勒速度存在显著差异，并且同一物种之间的速度差的概率密度函数与中性原子和离子之间的速度差的概率密度函数没有显著差异。我们将多普勒速度的差异解释为日珥中不同成分沿视线运动的结果，而不是中性原子与等离子体的解耦。

太阳部分电离等离子体中的磁流体力学波：双流体方法

Magnetohydrodynamic waves in solar partially ionized plasmas: two-fluid approach

我们推导了双流体部分电离等离子体中磁流体力学波的动力学，并与单流体描述下的结果进行了比较。双流体磁流体动力学方程，其中离子-电子等离子体和中性粒子被认为是单独的流体。在最简单的均匀介质情况下，导出了线性磁流体力学波的色散关系。得到了不同背景等离子体参数下波的频率和阻尼率。我们发现，两个和单流体的描述给出了类似的结果，低频波。然而，当波频率变得与离子-中性碰撞频率相当或更高时，两流体方法中的MHD波的动力学显著改变。阿尔文和快磁声波在波谱中的特定频率（例如，对于50%的中性氢，峰值频率等于2.5离子-中性碰撞频率）处获得它们的最大阻尼率。对于较高频率的波，阻尼率降低。在与中性氢流体相连的高频分支中出现了新的慢磁声波模式。单流体方法完美地处理部分电离等离子体中的缓慢过程，但对于小于离子-中性碰撞时间的时间尺度失败。因此，双流体近似应该用于描述相对快速的过程。单流体描述的一些结果，如离子-中性粒子碰撞对太阳色球层中高频阿尔芬波的阻尼，在今后的研究中应加以修正。

Fraunhofer G带中的日冕特征；利用多线日珥诊断测试电离记忆效应

Prominence signatures in the Fraunhofer G-band; Testing ionization memory with multi-line prominence diagnostics

研究G带中日珥发射源的成因，区分甲基（CH）或其他线的影响，并测试中性线中的电离记忆效应，发现主要来自Ti II和Ca I线，但未发现电离记忆效应的明确证据。

3D MHD模拟日珥的形态和动力学

Morphology and dynamics of solar prominences from 3D MHD simulations

本文用数值方法研究了剪切磁弧中太阳辐射的时间演化。日珥在背景层结大气中表现为密度增强，并通过磁场与光球层相连。通过求解三维理想磁流体动力学（MHD）方程，我们研究了一系列代表实际磁势的参数下的动力学。根据所考虑的参数，我们发现悬浮在光球层上方的双折射，即，分离的双折射，但也有类似窗帘或绿篱双折射的结构，其材料不断连接到光球。等离子体$-β$是决定结构形状的重要参数。在许多情况下，磁瑞利-泰勒（MRT）不稳定性和振荡现象的发展。指状物和羽状物产生，影响整个日珥体，并在基本水平的磁场中产生垂直结构。然而，磁剪切能够减少甚至抑制这种不稳定性。

部分电离细丝中的共振阻尼扭折磁流体动力学波

Resonantly Damped Kink Magnetohydrodynamic Waves in a Partially Ionized Filament Thread

太阳暗条和日珥线的横向振荡经常被报道。这些振荡具有周期短（2 - 10分钟）和在几个周期后被阻尼的共同特征。扭结磁流体动力学（MHD）波模式已被提出负责所观察到的振荡，而在阿尔芬连续共振吸收和离子中性碰撞是最好的候选人是阻尼机制。在这里，我们研究的时间阻尼的扭结MHD波在一个圆柱形的，部分电离的丝状线程嵌入在日冕环境中的解析和数值。线模型是由一个直的和薄的，均匀的丝状等离子体，与横向不均匀的过渡层的等离子体的物理性质不断变化，从灯丝到日冕的条件。磁场均匀且平行于螺纹轴。我们发现，扭结模式是有效地阻尼共振吸收的灯丝振荡的典型波长，阻尼时间与观察兼容。部分电离不影响共振吸收过程，灯丝等离子体电离度只对比观测到的波长短得多的波长的阻尼很重要。据我们所知，这是第一次研究部分电离等离子体中的共振吸收现象。

从上升烟羽动力学确定日珥等离子体β

Determination of Prominence Plasma Beta from the Dynamics of Rising Plumes

日之出卫星的发射导致了上升羽流的发现，在色球线中是黑暗的，在静止的双折射中，从双折射底部形成的大气泡（~10 Mm）传播。这些羽流提供了一个非常有趣的机会，研究磁流体动力学（MHD）的现象，在静止的湍流，但障碍仍然存在。最大的问题之一是磁场强度，这是不容易测量的连续性。本文提出了一种在观测到日珥上升羽流时确定日珥等离子体β的方法。利用经典的流体动力学解和MHD修正，可以估算日珥物质的压缩。这一点已经通过模拟得到了成功的证实;应用于日珥时，等离子体β的估计值为β=0.47 ~ 1.13，γ=1.4 ~ 1.7时的误差为0.080。使用这种方法，它可能是可能的，以估计等离子体β观测到的磁共振，从而帮助我们了解一个突出的MHD现象的动力学。

模拟日珥中由瑞利-泰勒不稳定性引发的磁流体动力学湍流

Simulating Rayleigh-Taylor induced magnetohydrodynamic turbulence in prominences

本文通过2.5维理想MHD模拟研究日珥中瑞利-泰勒不稳定性的非线性湍流演化，发现各向异性湍流、惯性区幂律标度及间歇性多重分形特征，并将其与宁静日珥观测特征直接关联。

部分电离可压缩等离子体中的Kelvin-Helmholtz不稳定性

Kelvin-Helmholtz instability in partially ionized compressible plasmas

开尔文-亥姆霍兹不稳定性（Kelvin-Helmholtz Instability，KHI）是在太阳大气中观测到的。离子-中性碰撞可能对太阳部分电离等离子体中KHI的生长速率和演化起相关作用，例如，太阳辐射在这里，我们调查的线性相位的KHI在两个部分电离的磁化等离子体之间的界面处的剪切流的存在下。分析中考虑了离子中性碰撞和可压缩性的影响。我们得到的线性模式的色散关系，并进行参数研究的不稳定的解决方案。我们发现，在不可压缩的情况下，KHI是目前的任何速度剪切的碰撞频率的值无关。在可压缩情况下，不稳定区域强烈地依赖于等离子体参数，特别是碰撞频率和密度衬度。对于高碰撞频率和低密度对比度的KHI是本超Alfvenic速度剪切。对于高密度对比，阈值速度剪切可以降低到亚阿尔文值。对于特定的情况下，湍流羽流的双折射，我们得出结论，亚Alfvenic流速可以触发KHI由于离子中性耦合。

太阳辐射振荡的阻尼机制

Damping mechanisms for oscillations in solar prominences

小振幅振荡是双折射/灯丝中常见的特征。这些振荡似乎是本地的性质，与日珥等离子体的精细结构，同时流动和逆流也存在。现有的观测证据表明，小振幅振荡，激发后，阻尼在短的空间和时间尺度上的一些尚未很好地确定的物理机制（S）。通常，这些振荡已被解释为线性磁流体动力学（MHD）波，本文回顾了最近提出的理论阻尼机制，以解释所观察到的衰减尺度。这些机制包括通过非绝热过程的热效应、质量流、非均匀介质中的共振阻尼和部分电离效应。通过将每个机制产生的空间和时间尺度与从观测中获得的尺度进行比较，评估每个机制的相关性。最后讨论了日珥地震学的最新理论成果在日珥地震学中的应用，旨在确定日珥等离子体中难以直接测量的物理参数。

MHD simulation of prominence eruption

We carry out magnetohydrodynamic (MHD) simulations of the quasi-static evolution and eruption of a twisted coronal flux rope under a coronal streamer built up by an imposed flux emergence at the lower boundary. The MHD model incorporates a simple empirical coronal heating, optically thin radiative cooling, and field aligned thermal conduction, and thus allows the formation of prominence condensations. We find that during the quasi-static evolution, prominence/filament condensations of an elongated, sigmoid morphology form in the dips of the significantly twisted field lines of the emerged flux…

日冕中激波与云的相互作用

Shock-Cloud Interaction in the Solar Corona

与耀斑相关的日冕激波有时会与太阳耀斑相互作用，导致大幅度的日珥振荡。这种日珥的激活为我们提供了独特的机会来跟踪宇宙等离子体中激波云相互作用的时间演化。虽然星际激波-云相互作用的动力学已经得到了广泛的研究，但很少在激波-云相互作用的背景下研究日冕激波-日珥相互作用。2012年3月7日发生的X5.4级太阳耀斑伴随着一个全球传播的日冕激波与极珥相互作用，导致极珥大幅度振荡。本文用三维MHD模拟方法研究了冲击日珥的整体加速和内部流的激发。对不同质量密度结构的日珥进行了8次磁流体动力学（MHD）模拟，并对1次流体动力学模拟结果进行了比较。为了将观测到的活动日珥的运动与相应的模拟结果进行比较，我们还研究了三角形日冕激波注入对日珥活动的影响。我们发现，磁张力主要是加速（然后减速）日珥。另一方面，内部流动在激波阵面扫过日珥时被激发，并几乎呈指数衰减。我们建立了体动量从激波向日珥转移的唯象模型，该模型与所有模拟结果定量一致。基于唯象的连续-激活模型，诊断了日冕冲击波的物理参数。日冕激波的能量估计是X5.4耀斑释放的总能量的百分之几。

具有双极扩散的日珥-日冕界面剪切流不稳定性的线性分析

Linear analysis of shear-flow instabilities in a prominence-corona interface with ambipolar diffusion

本文通过线性分析研究部分电离日珥与日冕界面中双极扩散对开尔文-亥姆霍兹不稳定性触发的影响，发现双极扩散具有失稳作用并降低不稳定阈值流速。

色球加热对磁化日冕日珥形成的模拟

Simulations of Prominence Formation in the Magnetized Solar Corona by Chromospheric Heating

从色球过渡区到日冕等离子体的剪切磁弧出发，模拟了日冕中静止日珥的原位形成和持续生长。与以前的工作相反，我们的模型捕捉到日珥形成的所有阶段，包括热平衡的丧失，它的高度和宽度连续增长到宏观尺度，以及作为质量积累的结果，拱形环逐渐弯曲成倾斜环。我们的2.5维，完全磁流体力学和磁流体动力学一致的模型模仿的正常极性的磁拓扑结构的光球中性线以上，并导致在窗帘状日珥以上的中性线，通过最终浸渍磁场线突出在一个有限的角度。的形成结果从色球层中的集中加热，然后通过等离子体蒸发和后来的快速冷凝在电晕由于热不稳定性，验证了线性不稳定性标准。低层大气的集中加热使等离子体从下面蒸发，在日冕环的顶部积累，并不断地为后来的日珥提供质量。这是第一个蒸发冷凝模型研究，我们可以证明形成的日珥如何保持在力平衡状态，这可以与Kippenhahn-Schluter型磁流体静力学模型相比较，所有这些都在有限的低β日冕中。

部分电离可压缩等离子体中的瑞利-泰勒不稳定性：一种流体方法

Rayleigh-Taylor instability in partially ionized compressible plasmas: one fluid approach

研究了在单流体描述下部分电离等离子体中瑞利-泰勒不稳定性（RTI）线性发生和增长率的经典判据的修正，考虑了广义感应方程.的控制线性方程和适当的边界条件，包括引力项，推导和适用于RTI的情况下，在一个单一的界面之间的两个部分电离等离子体。边界条件导致一个方程的频率，其中一些有积极的复杂的部分，标志着RTI的外观。我们先单独研究双极项，然后将结果推广到完整的感应方程。我们发现，由于中性物种的存在，该配置总是不稳定的。在经典的稳定性制度的增长率是小的，因为碰撞防止中性流体充分发展RTI。对于经典不稳定区的参数，增长率降低，但对于日珥碰撞频率和扩散系数的理论值，与可压缩MHD情况的差异很小。我们得出结论，PI修改的线性RTI不稳定性的某些方面，因为它考虑到中性不觉得稳定的磁场的效果。对于一组参数代表太阳能辐射，我们的模型给出了所得到的时间尺度与观察到的RTI羽流的寿命。

Three-dimensional MHD Simulations of Solar Prominence Oscillations in a Magnetic Flux Rope

Solar prominences are subject to all kinds of perturbations during their lifetime, and frequently demonstrate oscillations. The study of prominence oscillations provides an alternative way to investigate their internal magnetic and thermal structures as the oscillation characteristics depend on their interplay with the solar corona. Prominence oscillations can be classified into longitudinal and transverse types. We perform three-dimensional ideal magnetohydrodynamic simulations of prominence oscillations along a magnetic flux rope, with the aim to compare the oscillation periods with those pr…

日冕中多相等离子体建模：日珥与冕雨

Modeling multiphase plasma in the corona: prominences and rain

本文回顾多相日冕等离子体研究进展，概述日珥、冕雨等现象的自洽形成模型，揭示其共同物理起源，说明热不稳定性的触发作用及相关影响因素，并提出未来建模的核心挑战。

MHD simulation of prominence-cavity system

We present magnetohydrodynamic simulation of the evolution from quasi-equilibrium to onset of eruption of a twisted, prominence-forming coronal magnetic flux rope underlying a corona streamer. The flux rope is built up by an imposed flux emergence at the lower boundary. During the quasi-static phase of the evolution, we find the formation of a prominence-cavity system with qualitative features resembling observations, as shown by the synthetic SDO/AIA EUV images with the flux rope observed above the limb viewed nearly along its axis. The cavity contains substructures including ``U''-shaped or …

Magnetohydrodynamic spectroscopy of a non-adiabatic solar atmosphere

The quantification of all possible waves and instabilities in a given system is of paramount importance, and knowledge of the full magnetohydrodynamic (MHD) spectrum allows one to predict the (in)stability of a given equilibrium state. This is highly relevant in many (astro)physical disciplines, and when applied to the solar atmosphere it may yield various new insights in processes like prominence formation and coronal loop oscillations. In this work we present a detailed, high-resolution spectroscopic study of the solar atmosphere, where we use our newly developed Legolas code to calculate th…

1.5D NLTE spectral synthesis of a 3D filament/prominence simulation

Aims. We here demonstrate how the recently developed Lightweaver framework makes non-LTE (NLTE) spectral synthesis feasible on a new 3D ab-initio magnetohydrodynamic (MHD) filament/prominence simulation, in a post-processing step. Methods. We clarify the need to introduce filament/prominent-specific Lightweaver boundary conditions that accurately model incident chromospheric radiation, and include a self-consistent and smoothly varying limb darkening function. Results. Progressing from isothermal/isobaric models to the self-consistently generated stratifications within a fully 3D MHD filament/…

Transition region adaptive conduction (TRAC) in multidimensional magnetohydrodynamic simulations

In solar physics, a severe numerical challenge for modern simulations is properly representing a transition region between the million-degree hot corona and a much cooler plasma of about 10000 K (e.g., the upper chromosphere or a prominence). In previous 1D hydrodynamic simulations, the transition region adaptive conduction (TRAC) method has been proven to capture aspects better that are related to mass evaporation and energy exchange. We aim to extend this method to fully multidimensional magnetohydrodynamic (MHD) settings, as required for any realistic application in the solar atmosphere. Be…

冷日珥等离子体热模的稳定性

Stability of thermal modes in cool prominence plasmas

背景：磁流体动力学热模可能在太阳辐射的形成、等离子体凝聚和演化中起着重要作用。由于辐射损失和加热之间的不平衡而导致的不稳定的热模式可以导致快速的等离子体冷却和冷凝。因此，辐射损失函数的准确描述对于这一过程至关重要。目的：研究具有类似于太阳能等离子体性质的无界均匀等离子体中热模的稳定性。考虑了部分电离的影响。三种不同的参数化的辐射损失函数。方法：通过简正模分析，我们研究了叠加在平衡态上的线性非绝热微扰。我们找到了一个近似的热模不稳定性判据，而精确的线性增长率通过数值求解一般色散关系得到。热扰动的稳定性进行了比较，考虑三种不同的损失函数。结果如下：使用来自CHIANTI原子数据库的辐射损失的最新计算，我们发现，热模式可能是不稳定的，在较低的温度比先前存在的损失函数预测的双折射。热不稳定性可在低至约15，000 K的温度下发生。线性增长率表明，这种不稳定性可能对冷日珥凝聚的动力学和演化有重要影响。

日珥精细结构直立扭折振荡的地震学

Seismology of Standing Kink Oscillations of Solar Prominence Fine Structures

我们研究了直立扭折磁流体动力学（MHD）振荡的日珥精细结构建模为一个直的和圆柱形的磁管，只有部分填充的日珥材料，其两端固定在两个刚性的墙壁代表太阳光球。日珥等离子体部分电离，在日珥线和日冕介质之间存在一个横向不均匀的过渡层。因此，离子中性碰撞和共振吸收被认为是阻尼机制。在薄管近似和薄边界近似下，导出了基本模态的周期、阻尼时间及其比值的近似解析表达式。我们发现，占主导地位的阻尼机制是共振吸收，它提供的阻尼比与观察一致，而离子中性碰撞是无关的阻尼。阻尼比的值是独立的突出线程的长度和它在磁管内的位置，并与一个管完全充满了突出等离子体的值相一致。我们的研究结果的意义的MHD地震学技术的背景下进行了讨论，指出，报告的短周期（2 - 10分钟）和短波长（700 - 8,000公里）线程振荡可能不符合一个驻波解释，并可能与传播波。最后，我们表明，一些突出的物理参数，如反演，Alfvén速度、磁场强度、横向不均匀性长度尺度等，是可能的使用观测确定的值的周期和阻尼时间的振荡以及这些数量的分析近似。

阿尔文波加热在太阳辐射中的作用

The role of Alfvén wave heating in solar prominences

观测结果表明，在很大的频率范围内，磁流体动力学波在太阳黑子中普遍存在。这些波可能是由光球运动驱动的，并可能将能量输送到悬浮在日冕中的日冕物质。波能的耗散会导致冷的日珥等离子体被加热，从而有助于日珥内部的局部能量平衡。在这里，我们讨论阿尔文波耗散作为日珥等离子体加热机制的作用。我们考虑了一个在日冕中嵌入横向磁场的板状静止日珥模型。日珥介质被建模为部分电离的等离子体组成的带电离子-电子单流体和两个独立的中性流体对应的中性氢和中性氦。三种流体之间的摩擦作为波的耗散机制。分析了外驱动阿尔文波入射到日珥板上所引起的加热。我们发现，致密的突出板作为一个谐振腔的波。入射波能量中被引导到板中的部分强烈地取决于波周期$P$。利用典型的日珥条件，我们得到当$P \gtrsim 100$ s时，波的能量捕获和相关的加热是可以忽略的，因此这些波不太可能对日珥能量有相关的影响。当$1$为$\lesssim P \lesssim 100$ s时，当入射波频率与板的空腔谐振匹配时，板中的能量吸收显示出多个尖锐且窄的峰，其可以达到100%。在这些共振频率下，波加热增强。相反，当$P \lesssim 1$的腔共振不存在时，波被强耗散严重阻尼。我们估计，波加热可以补偿约10%的日珥等离子体的辐射损失。

部分电离碰撞等离子体中Alfven波的截止

On the Alfven wave cut-off in partly ionized collisional plasmas

本文讨论了多组分部分电离等离子体中等离子体与中性粒子碰撞引起的阿尔芬波的截止。采用全多分量理论，并与经典磁流体力学理论进行比较。它表明，在部分电离等离子体的截止原则上可能仍然是相同的经典磁流体动力学工作中预测的，虽然多分量理论也产生一些本质的差异。由于电场，离子运动本质上是二维的，这导致中性粒子的额外受迫振荡。在多分量理论中，出现了一个新的小参数，即离子惯性长度。这个新的小参数在磁流体动力学描述中是缺失的，并且事实证明，对于某些参数，它可能大于离子与中性粒子密度比，这是磁流体动力学描述中唯一的小参数。由于这一点，阿尔芬波的行为可以成为非常不同的经典磁流体动力学的结果相比。结果还表明，在含有非磁化离子的等离子体中，不能激发Alfv}n波。这当然适用于太阳光球层，在那里离子碰撞频率可能远高于离子回旋频率。

Nonlinear Fast Magnetosonic Waves in Solar Prominence Pillars

We investigate the properties of nonlinear fast magnetosonic (NFM) waves in a solar prominence, motivated by recent high-resolution and high-cadence Hinode/SOT observations of small-scale oscillations in a prominence pillar. As an example, we analyze the details of the 2012 February 14 Hinode/SOT observations of quasi-periodic propagating features consistent with NFM waves, imaged in emission in Ca~II and in the far blue wing of H_alpha. We perform wavelet analysis and find oscillations in the 1-3 min period range. Guided by these observations, we model the NFM waves with a three-dimensional m…

太阳双折射中流动线的扭结振荡

Kink oscillations of flowing threads in solar prominences

Hinode/SOT最近的观测表明，MHD波和质量流同时存在于太阳黑子的精细结构中。从理论上研究了日珥流动线中的扭结磁流体动力学驻波。我们将日珥精细结构模拟为一个嵌入日冕中的圆柱形磁管，其两端线绑在光球层中。磁柱是由一个区域与致密的日珥等离子体，这是沿着磁管流动，而其余的通量管被日冕等离子体占据。我们使用WKB近似获得的基本模式的周期和振幅的函数的流速的解析表达式。此外，我们解决了整个问题的数值方法与时间相关的模拟。我们发现，无论是周期和振幅的MHD驻波随时间变化的突出线程沿磁结构的流动。基本扭结模式是一个很好的描述的振荡的时间依赖性的演变，在WKB近似的解析表达式是一致的完整的数值结果。相对于静态情况，流动的存在修改了振荡的周期。然而，对于实际的流速，这种影响可能落在观测的误差条内。由于流动引起的振幅变化导致振荡的明显阻尼或放大，这可以修改由附加阻尼机制引起的实际衰减率。

Multi-threaded prominence oscillations triggered by a coronal shock wave

In this work, we study the causal relations between a localised energy release and a remote prominence oscillation, where the prominence has a realistic thread-like structure. We used an open source magnetohydrodynamic (MHD) code known as MPI-AMRVAC to create a multithreaded prominence body. We introduced an additional energy source from which a shock wave originates, thereby inducing prominence oscillation. We studied two cases with different source amplitudes to analyze its effect on the oscillations. Our results show that the frequently used pendulum model does not suffice to fully estimate…

太阳日珥中等离子体发射体的电离记忆

Ionization memory of plasma emiters in a solar prominence

该研究通过观测日珥中弱金属谱线宽度，发现带电与不带电发射体的非热展宽无系统性差异，提出不带电发射体的展宽源于其复合前的离子态记忆，建模时需考虑电离历史。

流动日珥线的阻尼扭折振荡

Damped kink oscillations of flowing prominence threads

在高分辨率观测中，经常有关于太阳黑子中细线横向振荡的报道。观测的两个典型特征是振荡在时间上被阻尼，并且检测到沿着线程的同时质量流。流动导致密集的线沿着突出的磁性结构移动，同时线振荡。的振荡已被解释为常设磁流体动力学（MHD）扭结波的磁通量管，支持线程。阻尼最有可能是由于等离子体不均匀性引起的共振吸收。地震学技术是利用观测资料结合磁流体动力学理论来估计日珥的物理参数。本文从理论上研究了流动和共振吸收的联合作用对突出螺纹中扭结驻波振幅的影响。我们发现，流量和共振吸收可以是竞争的影响的幅度或两者都可以有助于阻尼的振荡，这取决于瞬时位置的线程内的突出的磁性结构。振幅分布偏离了静态通量管中共振阻尼扭结波的经典指数分布。与静态情况相比，流动还引入了振荡周期的渐进移位，尽管这种效应通常是次要的。我们通过使用旨在模拟真实观测的合成数据来测试地震学估计的鲁棒性。线流的影响可以显著地影响横向不均匀长度尺度的估计。随机背景噪音的存在增加了这种估计的不确定性。对于不考虑水流影响的地震学估计，需要谨慎。

磁流体力学弱电离等离子体中撕裂模介导的磁重联. I. 起始与线性演化

Tearing-mediated reconnection in magnetohydrodynamic poorly ionized plasmas. I. Onset and linear evolution

本文通过理论和计算研究弱电离等离子体中撕裂模介导的磁重联的起始与线性演化，发现双极扩散抑制重联起始，但电流片变薄后撕裂模可在约ν_ni0^{-1}时间内起始，其波长和增长率可由弱电离色散关系预测。

日珥横向振荡的共振吸收和相关加热。II -数值方面

Resonant Absorption of Transverse Oscillations and Associated Heating in a Solar Prominence. II- Numerical aspects

横向磁流体动力学（MHD）波在太阳大气中无处不在，可能是产生太阳百万度外层大气的原因。然而，这些波的耗散过程和加热的直接证据仍然难以捉摸。通过先进的数值模拟结合适当的正演模拟的日珥通量管，我们提供了观测到的签名的横向MHD波在日珥等离子体。我们发现，这些签名的特点是线程状的子结构，强大的横向动力学相干性，一个出的相位之间的差异平面的天空运动和LOS速度，以及增强线加宽和加热周围的大部分通量管。共振吸收和开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KHI）之间的复杂组合发生，其中KHI从共振层提取能量并通过涡旋和电流片耗散能量，涡旋和电流片迅速退化为湍流。产生边界的向内扩大，其中湍流保持来自共振的特征动力学，因此保证共振印记的可检测性。我们通过协调的Hinode和IRIS观测表明，随附论文（Okamoto et al. 2015）中描述的特征与数值结果匹配良好。

Two-fluid simulations of Rayleigh-Taylor instability in a magnetized solar prominence thread II. Effects of collisionality

In this work, we explore the dynamical impacts and observable signatures of two-fluid effects in the parameter regimes when ion-neutral collisions do not fully couple the neutral and charged fluids. The purpose of this study is to deepen our understanding of the RTI and the effects of the partial ionization on the development of RTI using non-linear two-fluid numerical simulations. Our two-fluid model takes into account neutral viscosity, thermal conductivity, and collisional interaction between neutrals and charges: ionization/recombination, energy and momentum transfer, and frictional heatin…

日珥地面光谱中氦辐射的观测

Helium Emissions Observed in Ground-Based Spectra of Solar Prominences

在可见光谱范围内，氦II 4686 A是唯一的单离子化氦的显着谱线，在太阳双折射中与氦I 5015 A单线和氦I 4471 A三线一起被观测到。钠的放射物NaD 2被用作氦II放射物的示踪剂，氦II放射物的亮度足以超过盘中心强度10^-6附近的噪声水平。如此选择的双折射的特点是小的非热谱线加宽和几乎没有速度的变化，产生窄的线轮廓没有摆动。氦-Ⅱ 4686 A的约化宽度[Δ（λ_D）/λ]比氦-Ⅰ 4471 A三重态宽1.5倍，比氦-Ⅰ 5015 A单重态宽1.65倍。这表明氦谱线起源于日珥-日冕过渡区，温度向外升高。

由从光球传播的 Alfvén 波加热的日珥细丝的自洽平衡模型

Self-consistent equilibrium models of prominence thin threads heated by Alfvén waves propagating from the photosphere

本文通过迭代求解能量平衡方程与 Alfvén 波方程，构建了由光球 Alfvén 波加热的日珥细丝一维自洽平衡模型，发现冷细丝长度受核心温度与波能通量制约，且波能通量过大时平衡无法存在。

日珥横向振荡的共振吸收和相关加热。一.观察方面

Resonant Absorption of Transverse Oscillations and Associated Heating in a Solar Prominence. I- Observational aspects

横向磁流体动力学（MHD）波已被证明在太阳大气中无处不在，原则上可以携带足够的能量来产生和维持太阳的百万度外层大气或日冕。然而，这些波的耗散过程和随后的加热的直接证据尚未直接观察到。在这里，我们报告的高空间，时间和光谱分辨率的观测日珥，显示出令人信服的签名，所谓的共振吸收，一个长期假设的机制，有效地转换和耗散横波能量转化为热量。除了在横向方向的相干性，我们的观测显示，在天空平面的横向运动和振荡的精细结构或线程的视线速度之间存在约180度的相位差，并且还表明显着的加热从色球到更高的温度。与先进的数值模拟的比较支持的情况下，横向振荡触发Kelvin-Helmholtz不稳定性（KHI）振荡线程通过共振吸收的边界。这种不稳定性导致许多薄的电流片，其中波能被耗散，等离子体被加热。我们的研究结果提供了直接的证据，波相关的加热在行动中，候选日冕加热机制之一。

等离子体中高频波的多流体方法。II。部分电离介质中的小振幅区

Multi-fluid Approach to High-frequency Waves in Plasmas. II. Small-amplitude Regime in Partially Ionized Media

等离子体中中性粒子的存在对磁流体力学波的性质有很大的影响。例如，离子和中性粒子之间通过动量转移碰撞的相互作用导致阿尔文波的阻尼，并改变其振荡频率和相速度。当碰撞频率大于波的频率时，单流体磁流体动力学近似可以准确地描述部分电离的影响，因为各种物质之间存在强耦合。然而，在更高的频率，单流体模型是不适用的，需要更复杂的方法。在这里，我们使用一个五流体模型与三个电离和两个中性组件，它考虑到霍尔的电流和欧姆的扩散，除了摩擦由于不同物种之间的碰撞。我们将我们的模型应用于由氢和氦组成的等离子体，并允许电离度是任意的。通过对相应色散关系的分析和数值模拟，研究了小振幅扰动的性质。讨论了动量转移碰撞对离子-回旋共振的影响，比较了磁阻、离子-中性和离子-离子碰撞在不同频率范围内对波阻尼的重要性。应用到太阳大气的部分电离等离子体。

日冕流下日冕通量绳喷发的MHD模拟

MHD simulations of the eruption of coronal flux ropes under coronal streamers

利用三维磁流体动力学（MHD）模拟，我们研究了日冕流下的日冕通量绳的爆发和日珥爆发的发展。我们初始化一个日冕头盔流光，我们施加在下边界的扭曲的磁环的一部分缓慢出现的准稳态解。结果，在拖缆下建立准平衡磁通绳。随着不同大小的流光和不同的长度和总扭曲的出现磁通绳，我们发现不同的情况下，从准平衡到爆发的演变。在宽拖缆的情况下，磁通绳保持良好的约束，直到有足够的扭曲，使其首先发展的扭结不稳定性，并通过一系列的扭结，限制状态与高度增加，直到它最终发展为“疝样”喷射喷发。对于显著扭曲的磁通绳，由于逃逸辐射冷却，在扭曲磁力线的下降处形成日珥凝聚。一旦形成，尽管是低等离子体$β$，但由于日珥重量，日珥携带场变得显著非无力。当磁绳喷发时，我们得到了日珥的喷发，它显示了沿着喷发的磁绳腿的大量排水。日珥可能不会显示出扭结的形态，即使通量绳变得扭结。另一方面，在窄拖缆的情况下，具有小于1个缠绕的扭转的通量绳可以经由环面不稳定性的开始而爆发。

部分电离等离子体中的 MHD 波：从单流体到多流体方法

MHD waves in the partially ionized plasma: from single to multi-fluid approach

本章系统梳理太阳部分电离等离子体中的 MHD 波，比较单流体与多流体方程框架，并阐明扩散、Hall 效应、碰撞及引力分层对波传播、耗散和模式转换的作用。

数值模拟中考虑部分电离效应的瑞利-泰勒不稳定性

Rayleigh-Taylor instability in prominences from numerical simulations including partial ionization effects

本文研究了非线性区域中的瑞利-泰勒不稳定性（RTI）。我们的目的是了解日珥等离子体中中性原子的存在如何影响湍流液滴的不稳定性增长率、速度、磁场矢量和热力学参数的演化。我们进行了2.5维数值模拟的不稳定性发起的多模扰动在日冕日珥界面使用单流体MHD方法，包括广义欧姆定律。初始平衡配置是纯流体静力学的，并且包含均匀的水平磁场，其与等离子体被扰动的方向形成角度。我们分析了两个不同方向的磁场的模拟。对于每个字段的方向，我们比较两个模拟，一个为纯MHD的情况下，和一个包括双极扩散的欧姆定律（AD情况）。除此之外，每个磁场方向的两个模拟都是相同的。在不稳定的初始阶段的数值结果进行了比较与解析线性计算。我们发现，在AD情况下，配置总是不稳定的。在非线性区的小尺度模式的增长率是高达50%以上，在AD的情况下比在纯粹的MHD的情况下，和平均速度的流量是几个百分点大。在不稳定的所有阶段，在日冕和日珥物质之间的界面处都发现了显著的漂移动量，这是由中性分量相对于电离分量的更快的向下运动产生的。理想和非理想情况下的气泡温度差异也很大，达到30%。大的上升气泡和小尺度的向下流动指状物之间存在不对称性，有利于在观测中检测向上的速度。

Dissipative instabilities in a partially ionised prominence plasma slab: II. The effect of compressibility

This present study deals with the dissipative instability that appears in a compressible partially ionised plasma slab embedded in a uniform magnetic field, modelling the state of the plasma in solar prominences. In the partially ionised plasma, the dominant dissipative effect is the Cowling resistivity. The regions outside the slab (modelling the solar corona) are fully ionised, and the dominant mechanism of dissipation is viscosity. Analytical solutions to the extended magnetohydrodynamic (MHD) equations are found inside and outside of the slab and solutions are matched at the boundaries of …

Two-fluid simulations of Rayleigh-Taylor instability in a magnetized solar prominence thread. I. Effects of prominence magnetization and mass loading

Solar prominences are formed by partially ionized plasma with inter-particle collision frequencies generally warranting magnetohydrodynamic treatment. In this work, we explore the dynamical impacts and observable signatures of two-fluid effects in the parameter regimes when ion-neutral collisions do not fully couple the neutral and charged fluids. We perform 2.5D two-fluid (charges - neutrals) simulations of the Rayleigh-Taylor instability (RTI) at a smoothly changing interface between a solar prominence thread and the corona. The purpose of this study is to deepen our understanding of the RTI…

太阳部分电离等离子体中Alfven波的阻尼：多流体方法中中性氦的影响

Damping of Alfven waves in solar partially ionized plasmas: effect of neutral helium in multi-fluid approach

色球等离子体和日珥等离子体中含有中性原子，这些中性原子可能通过与离子碰撞而改变等离子体动力学。大多数原子是中性氢，但在特定温度下，等离子体中也可能存在大量的中性氦。离子与中性氢碰撞对磁流体动力学波的阻尼作用已经有了很好的研究，但中性氦的影响还很不清楚。我们的目的是研究中性氦在太阳部分电离等离子体中阿尔芬波阻尼中的作用。考虑三流体磁流体力学（MHD）近似，其中一个组分是电子-质子-单电离氦，另外两个组分是中性氢原子和中性氦原子。导出了等温均匀等离子体中线性阿尔芬波的色散关系。然后，我们求解色散关系，并得出不同等离子体参数的阿尔芬波的阻尼率。中性氦的存在下显着增强阻尼的阿尔芬波相比，由于中性氢在一定值的等离子体温度（10000-40000 K）和电离的阻尼。阻尼率在离子-中性粒子碰撞频率附近有一个峰值，但随着波谱的升高而减小。离子与中性氦原子的碰撞对色球针状体和日冕过渡区的阿尔芬波的衰减具有重要意义。