Dynamical and thermal evolution of localized reconnecting current sheets under varying guide-fields in the solar corona
KU Leuven(荷语鲁汶大学);Indian Institute of Technology (BHU)(印度理工大学(贝拿勒斯印度教大学));Royal Belgian Institute for Space Aeronomy(比利时皇家空间气动力学研究所);University of Dundee(邓迪大学);Harbin Institute of Technology, Shenzhen(哈尔滨工业大学(深圳));Kyoto University(京都大学);Sichuan Normal University(四川师范大学)
本研究通过2.5维MHD模拟,探究不同引导场对太阳日冕局域重联电流片形成与演化的影响,量化了引导场对重联率、电流片纵横比等指标的作用,为日冕观测提供参考。
2026-10-14 astro-ph.SR
Effect of collisions and magnetic convergence on electron acceleration and transport in reconnecting twisted solar flare loops
本文研究了在不稳定扭曲冕环中粒子加速模型与磁重联MHD模型的耦合。扭结不稳定性导致形成具有强平行电场的螺旋电流,从而导致电子加速。电子在重联环的电场和磁场中的运动研究使用的测试粒子的方法,考虑碰撞散射。讨论了库仑碰撞和磁会聚对高能电子布居的空间分布和能谱的影响,以及对太阳耀斑中硬X射线辐射的可能影响。
2015-01-26 astro-ph.SR
Particle heating and acceleration by reconnecting and non-reconnecting Current Sheets
在这篇文章中,我们研究了强湍流等离子体中带电粒子的物理特性,其中电流片自然出现在不断发展的大尺度磁拓扑结构中,但它们被分成两个种群的分形分布的重连和非重连电流片(CS)。特别是,我们实施了一个蒙特卡罗模拟来分析分形的影响,我们研究了如何协同的重连CSs和非重连CSs影响加热,幂律高能量尾部,逃逸时间,和加速时间的电子和离子。重联电流片(RCS)系统地加速粒子,并在能量分布的幂律尾的形成中起着关键作用。另一方面,粒子通过与非重联CSs相互作用的随机扰动可以解释日冕的加热和太阳耀斑期间的脉冲加热。两种加速机制(随机和系统)的组合通常存在于许多不同规模的爆炸事件中,影响稳态能量分布以及粒子在位置和能量空间中的传输特性。我们的研究结果还表明,离子和电子的加热和加速特性是相似的,唯一的区别是达到稳态所需的时间尺度。
2021-07-17 astro-ph.SR
Are Nanoflares Responsible for Coronal Heating?
Parker(1983)提出了太阳大气中电流片(CS)形成的机制。他的主要观点是,光球随机流使日冕磁场线纠缠在一起,从而促进了太阳大气中CS的连续形成。他的这部分想法代表了湍流对流区驱动太阳大气中相干结构和CS形成的许多方式之一。其他机制包括出现的磁通量,电流丝的相互作用,以及爆炸性的磁结构。然而,在帕克最初的想法中有两个未经证实的假设,即必须重新检查通过纳米片进行日冕加热。这与他的观点有关:{所有形成的CS都导致了磁重联,而磁重联加热了太阳大气中的等离子体。在这篇短文中,让我们简要地讨论这两个假设:(1)所有的相干结构和相干结构都是由湍流对流区重连形成的吗?与非重连CS相关的湍流在日冕的加热中起作用吗?(2)磁重联会加热等离子体吗?
2021-08-03 astro-ph.SR
The Solar Corona: Why It Is Interesting for Us
强磁场对日冕的物理性质至关重要。它们很容易移动稀薄的日冕等离子体。日冕的主要结构元素,所谓的日冕流光的物理起源进行了讨论。结果表明,海流内部的重连层决定了海流的大尺度结构和演化,包括产生、破裂和恢复。光球层中的小尺度(精细)磁场经历随机运动。它们的重联似乎是一个重要的来源,平静电晕加热的能量通量。对于主动日冕加热,熵和磁声波的特性,与辐射冷却,是显着的,应该考虑在日冕加热理论。
2013-03-13 astro-ph.SR
Observations of Reconnecting Flare Loops with the Atmospheric Imaging Assembly (AIA)
太阳耀斑中磁重联作用的最有力证据也许来自于在许多耀斑后环弧上方观测到的超弧弧下流。这些下降流被认为与高度非电势的场线有关,这些场线已经重新连接并远离电流片传播。我们提出了新的观测超拱廊下行流与大气成像组件(AIA)的\textit{Solar Dynamics Observatory}(\textit{SDO})。AIA观测到的下行流的形态和动力学特征为磁重联在太阳耀斑中的作用提供了新的证据。有了这些新的观测结果,我们能够测量比以前的研究更大高度的下行流。然而,我们发现,在这里测量的初始速度($\sim$ 144\,km s $^{-1}$)是远远低于阿尔夫{é}n速度预期在较低的日冕,与以前的结果是一致的。我们也没有发现任何证据表明下降流随着时间的推移而变亮,正如色球蒸发所预期的那样。这些观测结果表明,简单的二维模型不能解释太阳耀斑的详细观测。
2011-09-12 astro-ph.SR
Three types of solar coronal rain during magnetic reconnection between open and closed magnetic structures
本研究利用SDO和SUTRI观测数据,发现太阳边缘开放与闭合磁结构交换重联过程中同时形成三类日冕雨,揭示重联速率对其中两类日冕雨形成的关键作用。
2024-08-14 astro-ph.SR
Quasi-Periodic Pulsations Driven by Structural Oscillations in a Kink-Unstable Flaring Coronal Loop
本研究通过三维磁流体动力学模拟及回旋同步辐射前向建模,探究扭结不稳定耀斑日冕环的结构振荡与准周期脉动的关联,发现辐射振荡由香肠模和扭结模驱动但频率关系复杂,为耀斑环物理参数诊断提供基础。
2025-10-06 astro-ph.SR
Impact of Temperature-dependent resistivity and thermal conduction on plasmoid Instabilities in current sheets in the solar corona
在本文中,我们调查,通过二维磁流体动力学模拟,随温度变化的电阻率和热传导的发展等离子体团不稳定性的影响,在重新连接电流片在太阳日冕。我们发现,在电流片区域的等离子体温度随时间的增加,它变得大于在流入区。随着次级磁岛的出现,最高温度并不总是出现在重联$X$点,而是出现在次级磁岛内部。各向异性热传导的效应之一是降低重新连接的$X-$点的温度,并将热量传递到$O-$点,即等离子体团,在那里它被捕获。在与温度相关的磁扩散率,$η\sim T^{-3/2}$的情况下,在$X-$点的等离子体温度的降低导致:(i)增加的磁扩散率,直到磁扩散的特征时间变得可比的热传导;(ii)增加的重联率;和,(iii)更有效地将磁能转化为体运动的热能和动能。这些结果进一步解释了在耀斑和日冕物质抛射期间看到的磁能迅速释放为热能和动能的现象。在这项工作中,我们表明,考虑各向异性的热传导和斯皮策型,温度依赖的磁扩散率,在真正的太阳日冕,是至关重要的解释发生快速重联在太阳爆发。
2013-08-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Two-fluid simulations of Rayleigh-Taylor instability in a magnetized solar prominence thread II. Effects of collisionality
在这项工作中,我们探讨的动力学影响和可观察到的签名时,离子中性碰撞不完全耦合的中性和带电流体的参数制度的两种流体效应。本研究的目的是通过非线性双流体数值模拟,加深我们对RTI以及部分电离对RTI发展的影响的理解。我们的双流体模型考虑了中性粘度,热导率,中性粒子和电荷之间的碰撞相互作用:电离/复合,能量和动量转移,摩擦加热。在本文II中,RTI动力学的碰撞效应的敏感性不同的磁场配置支持日珥线程进行了探讨。这是通过修改模型方程人为地改变或消除弹性和非弹性碰撞的影响来实现的。我们发现,电离和中性流体之间的电离和重组反应,如果在平衡之前的不稳定性的发病,并没有实质性影响的发展的主要RTI。然而,这样的反应可能会在冷日珥和周围较热的日冕物质混合期间影响二级结构的发展。我们发现,电离和中性粒子种群内部和之间的碰撞在RTI的线性和非线性发展中起着重要的作用,离子-中性碰撞频率作为小尺度结构的发展或阻尼的主要决定因素。我们还观察到,离子和中性流体之间的流动解耦的程度和签名可以依赖于粒子间的碰撞和磁场配置的突出线程。
2021-04-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Combining particle acceleration and coronal heating via data-constrained calculations of nanoflares in coronal loops
我们通过哈里斯型电流片中电子和质子的加速来模拟外推活动区日冕环的纳米耀斑加热。加速粒子的动能估计使用半解析和测试粒子跟踪的方法。矢量磁图和光球多普勒速度地图的NOAA活动区09114,记录的成像矢量磁仪(IVM),用于这一分析。首先构造了活动区日冕的无电流场外推。然后计算了5000个外推日冕环足点处相应的坡印亭通量。假设重新连接的电流片沿着这些回路发展,我们利用以前的结果来估计加速粒子的动能增益,我们将这种能量与纳米耀斑加热和宏观回路特性相关。发现0.1至8 keV(电子)和0.3至470 keV(质子)的动能导致$10^{-6}$至1 $\mathrm{erg\, s^{-1} cm^{-3}}$的加热速率。流体动力学模拟表明,这样的加热速率可以维持等离子体在日冕条件下的环路内,并产生等离子体的热分布是一致的活动区的观测。我们通过使用厚靶方法计算加速电子产生的X射线光谱的形式来得出分析结论,发现这些X射线光谱与观察到的X射线光谱一致,从而支持我们的纳米片加热方案的可行性。
2013-05-22 astro-ph.SR
Reconnection-Driven Magnetohydrodynamic Turbulence in a Simulated Coronal-Hole Jet
极端紫外线和X射线喷流经常出现在太阳的磁开放冕洞中,特别是在太阳高纬度地区。当这些喷流通过外日冕向内日球层传播时,白光日冕仪可以观测到其中的一些喷流,有人提出,它们会引起在太阳风中原位检测到的微流和扭转阿尔文波。为了预测和理解冠孔射流的签名,我们已经进行了详细的统计分析,这样的射流模拟自适应细化磁流体动力学模型。结果证实了三维的,reconnectiondriven磁湍流的模拟的产生和持久性。我们计算了喷流内磁涨落的空间相关性,发现它们与Müller - Biskamp标度模型吻合得最好,该模型包括通过流体动力学湍流级联耦合的各种大小的间歇电流片。磁涨落的各向异性和电流片的空间取向与非线性阿尔文波的集合一致。这些性质也反映了由重连磁场的几何形状所施加的总体准直射流结构。与湍流观测的比较表明,射流尾流中的湍流与快速太阳风中的湍流在数量上是一致的。
2016-07-13 astro-ph.SR
Coronal Sources of Impulsive Fe-Rich Solar Energetic Particle Events
我们回顾了1994年至2013年期间观测到的111个富铁脉冲太阳高能($\sim$ 3 MeV/nuc)粒子(SEP)事件的最新工作。强元素丰度增强与A/Q(离子质荷比)成比例,为(A/Q)$^α$,其中2 $< α<$ 8用于不同事件。大多数富铁事件与耀斑和日冕物质抛射(CME)有关,而那些具有较大$α$的事件与较小的耀斑、较慢和较窄的CME以及较低的SEP事件注量有关。满足观测到的A/Q增强所需的窄平衡温度范围为2.5- 3.2 MK,远低于$>$ 10 MK的特征耀斑温度。只有少量的SEP事件稍微超出这个温度范围,发现在扩大搜索的脉冲富铁事件。在时间上孤立的事件和在集群中发生的事件的特征是相似的。目前的挑战是确定富铁事件的太阳来源。在2.5- 3.2 MK范围内的环境日冕区广泛分布在活动区内外。我们探讨的可能性,从热等离子体在重接电流片的背景下观察到的标准和井喷射流加速。最近的电流片重连建模提供了一个基础的A/Q增强。
2015-09-30 astro-ph.SR
Numerical Simulation of an EUV Coronal Wave Based on the February 13, 2009 CME Event Observed by STEREO
2009年2月13日,STEREO航天器在正交方向观测到日冕波-日冕物质抛射-变暗事件。我们分析了这一事件使用三维,全球磁流体动力学(MHD)模型的日冕。数值模拟受观测结果的驱动和约束,并指出了膨胀的CME核与周围环境之间发生磁重联的位置。我们主要集中在较低的日冕,延伸到$3R_{\odot}$,这个范围允许同时与EUVI和COR 1数据进行比较。我们的模拟产生了一个漫射的日冕亮锋,与STEREO/EUVI在195 ° C观测到的非常相似。它由\emph{two}成分组成,是波动和非波动机制结合的结果。日冕物质抛射在日冕中变得大规模的非常低($<$ 200 Mm)。然而,这并不是一个固有的大规模事件;相反,膨胀的CME核心和周围磁性环境之间的磁重联促进了膨胀。为了支持这一点,我们还发现了许多二次调光,许多远离最初的日冕物质抛射源区。将这种变暗与模拟中的磁力线重连联系起来,进一步证明了日冕物质抛射的扩张导致了全球范围内日冕磁力线的“开放”。在整个日冕物质抛射膨胀过程中,日冕波直接映射到日冕物质抛射的足迹。我们的研究结果表明,正在进行的辩论的“真正”的性质扩散日冕波可能是错误的。看来,需要\emph{both}波和非波模型来解释观测和理解这些事件的复杂性质。
2009-09-16 astro-ph.SR
Suprathermal Electrons in the Solar Corona: Can Nonlocal Transport Explain Heliospheric Charge States?
有几种观点被提出来解释日冕是如何被加热的,以及太阳风是如何被加速的。一些模型假设开放的磁场线被光球运动驱动的阿尔芬波加热,并在经历湍流级联后消散。其他的模型认为太阳风的质量和能量大部分是通过闭合的日冕环的磁重联注入的。后一种想法的动机是重新连接射流的观察,也由闭合环路和慢风之间的离子组成的相似性。波浪/湍流模型也成功地再现了观测到的离子成分特征与风速的关系趋势。然而,与观测结果相比,这些模型预测的电荷状态比的绝对值往往太低。这封信通过更好地考虑日冕电子的弱库仑碰撞来完善这些预测,日冕电子的热力学性质决定了低日冕中的离子电荷状态。非局域电子输运的微扰描述适用于现有的一组波/湍流模型。由此产生的电子速度分布在低电晕表现出温和的超热尾特征的“卡帕”指数在10和25之间。这些超热电子被认为是足够的能量,以提高氧离子的电荷状态,同时保持相同的相对趋势与风速时发现的分布被假定为麦克斯韦。更新后的波/湍流模型与太阳风离子成分测量结果非常吻合。
2014-07-22 astro-ph.SR
Characteristics of EUV coronal jets observed with STEREO/SECCHI
在本文中,我们提出了第一个全面的统计研究的EUV日冕射流观察到的SECCHI成像套件的两个STEREO航天器。一个目录的79个极喷流,确定从同步EUV和白光日冕观测,在2007年3月至2008年4月的时间段。日冕喷流的出现总是与下面的小尺度色球亮点相关。一个基本的表征的形态和识别的螺旋结构的存在,建立相对于最近提出的模型,其起源和时间演变。相对于以前的喷流研究的事件的分类表明,在79个事件中,有37个埃菲尔铁塔型喷流事件通常被解释为一个小规模(约35弧秒)的磁偶极与周围的单极开放的日冕磁场在其looptops重连,和12个埃夫达型喷流事件通常被解释为与周围的磁场重连发生在双极的脚点。有五个事件被称为微日冕物质抛射型喷流事件,因为它们类似于经典的日冕物质抛射(CME),但规模要小得多。在赤道冕洞中也发现了一些喷流。得到了SECCHI/EUVI(Extreme Ultraviolet Imager)视场中1.0 ~ 1.7太阳半径和SECCHI/COR 1视场中1.4 ~ 4太阳半径范围内的典型寿命,并粗略估算了由此导出的速度。总之,观测结果支持连续小尺度重联是日冕固有特征的假设,其在日冕加热、粒子加速、太阳风结构化和加速方面的作用仍有待进一步研究更详细地探讨。
2009-06-24 astro-ph.SR
Filament Mass Losses Forced by Magnetic Reconnection in the Solar Corona
本研究通过二维半磁流体模拟,提出磁重联导致日冕X点上方丝状物质量损失,结合蒸发-凝结模型解释日冕雨形成,并揭示重联电流片演化的三阶段及反弹激波驱动的动态热失控过程。
2025-02-25 astro-ph.SR
Impact of 3D Structure on Magnetic Reconnection
从2.5D和3D的撕裂不稳定性的发生和发展的研究结果,采用高保真电阻MHD模拟。进行了重连场(或剪切角)强度的有限参数研究。一个最初简单的1D平衡,包括一个修改的无力电流片,在所有方向上的周期性边界条件。在所有情况下,线性和非线性演化导致两个大通量绳之间的初级电流片。在所有模拟中分析了在该后期阶段期间的全局重连率。结果发现,在2.5D中,由于等离子体团,初级电流片碎裂,并且正如预期的那样,使用多种方法计算的全局重连率随着重连场的强度而增加,这是由于更强的阿尔文速度。在3D中,撕裂不稳定性的相互作用的斜模式的存在使简单的2.5D图像复杂化,使流入的磁场纠缠并对重联率产生负面影响。随着重联场强度的增加,更强的阿尔文速度和纠缠这两种竞争效应导致重联率随着重联场的增加而降低。对于所有模拟,3D速率小于2.5D,但表明当进入弱重连场(或强引导场)时,系统变得更像2.5D,并且2.5D和3D速率收敛。这些结果与日冕中的纳米耀斑加热和耀斑电流片等情况有关。
2022-02-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
N-body model of magnetic flux tubes reconnecting in the solar atmosphere
太阳光球层小尺度磁场动力学的研究对于理解由于光球层和日冕层之间的磁耦合而在太阳大气高层发生的物理过程是必要的。我们提出了一个模拟能够解决这些现象调查统计的磁回路重联。模拟是基于N体模型的方法,分为两个计算层。我们简化了对流问题,解释了较大的对流尺度,mesogranulation,作为集体相互作用的结果对流下降的颗粒尺度。N体平流模型是生成由相互作用的磁环产生的纳米耀斑的合成时间序列的基础。磁场线的重联是磁足点随相互作用的下行流产生的速度场平流的结果。该模型给出了一个定量的概念,预计有多少能量将被释放的重新配置的磁环在安静的太阳。
2016-01-26 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.plasm-ph
Morphological evidence for nanoflares heating warm loops in the solar corona
本研究利用AIA图像的超分辨率重建技术,在表观单一日冕环内观测到编织丝状结构的互换演化及高温瞬态辐射,为纳耀斑通过磁重联加热日冕提供了形态学证据。
2023-09-18 astro-ph.SR
A fundamental mechanism of solar eruption initiation
太阳爆发是太阳日冕中壮观的磁爆炸,它们是如何引发的仍然不清楚。流行的理论往往依赖于特殊的磁拓扑结构,通常可能不存在于爆发前的日冕源区。在这里,使用完全三维磁流体动力学模拟与高精度,我们表明,太阳爆发可以在一个单一的双极配置,没有额外的特殊拓扑结构。在磁拱准静态演化过程中,仅通过光球剪切运动,在磁拱的高剪切核心磁场中形成电流片。一旦磁重联开始,整个拱圈就会被冲动地驱逐,形成一个快速膨胀的扭曲磁通绳,下面是一个高度湍流的重联区域。这种假设的简单性和有效性有力地证明了它在太阳爆发开始时的重要性。
2021-07-17 astro-ph.SR
From incoherent field to coherent reconnection: understanding convection-driven coronal heating in the quiet Sun
宁静太阳中的磁重联是一种经常被观测到的现象,最近通过三维数值模型模拟真实分层和对流驱动的重联变得可行。我们的目的是说明安静的太阳场可能有助于太阳大气加热通过磁重联,是由对流运动驱动的方式。我们的目标还在于比较我们的分层模型与早期理想化的日冕模型在重连驱动和拓扑条件方面的差异。我们分析了一个模拟的安静的太阳,其中一个复杂的日冕磁场是自洽驱动的底层对流。我们采用了拉格朗日标记的选择,以跟踪特定的磁功能,是相关的磁重联和大气加热的时空行为。一个大规模的重连驱动的加热事件发生在模拟的日冕,在一个扁平的X形特征,其特征是弱场和高电流。相关的特征包括一个平滑的上覆水平场、一个拱廊和一个最终与上覆场重新连接的水平通量绳,使日冕等离子体温度上升到1.47 MK。我们发现我们的结果与理想化的日冕耀斑模型吻合得很好,这表明相同的物理概念是有效的。我们还发现,重联磁绳和弧既不是由任何明显的相干磁通出射形成的,也不是由任何有序的光球运动或磁通抵消形成的。相反,它们似乎仅仅是从预先存在的纠缠场线的自洽对流驱动中发展出来的。这种渐进的顺序表明,通过较小的重联事件,位于或以上的光球通量浓度的逆级联的磁螺旋度。我们认为,这种情况下是加热事件的代表,可能是无处不在的真正安静的太阳。
2022-11-15 astro-ph.SR
A magnetic reconnection event in the solar atmosphere driven by relaxation of a twisted arch filament system
我们提出了一个高分辨率的观测磁重联事件在太阳大气中采取的新真空太阳望远镜,AIA和HMI。重连事件发生在扭曲的弓丝系统(AFS)和冠状环之间。我们的观测结果表明,扭曲AFS的松弛驱动它的一些线程遇到冕环,提供重联的流入。AIA影像中的X形特征、\halpha $+$ 1 μ m影像中连接重联后环的电流片状特征、HMI磁图中的小尺度磁抵消以及沿日冕环的速度为40- 80 km/s的流动都证明了重联。在AIA 94 100 nm通带中看到的重联后日冕环似乎在相对较长的时间内保持明亮,这表明它们已经被先前储存在AFS螺纹中的致密等离子体加热和/或填充。我们的观测表明,扭曲的磁系统可以通过重联过程将其自由磁能释放到太阳上层大气中。虽然重连通量管中的等离子体压力显著不同,但场线的重新配置可能导致它们之间的质量转移并在其中引起加热。
2018-01-18 astro-ph.SR
Magnetohydrodynamic Turbulent Cascade of Coronal Loop Magnetic Fields
通过高分辨率模拟研究了日冕加热的Parker模型。在波动磁能E_M(k_perp)\propto k_ \perp^{-2.7}超过动能E_K(k_ \perp)\propto k_ \perp^{-0.6}的情况下,解析惯性范围。在小尺度下,随着速度的增加,增量分别为δb_ \ell \simeq \ell^{-0.85}和δu_ \ell \simeq \ell^{+0.2},表明磁重联在该湍流系统中起主要作用.我们表明,光谱能量传输类似于标准的磁流体动力学(MHD)湍流,即使是一个系统的重连电流片维持的边界。在这种新的MHD湍流叶栅中,动能流可以忽略不计,而交叉场流被增强,并通过两个场之间的一系列“反射”,级联超过一半的总光谱能流。
2011-06-09 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
A Numerical Study of Long-Range Magnetic Impacts during Coronal Mass Ejections
从SDO/AIA和STEREO的全球观测和高节奏观测来看,许多空间上分离的太阳爆发事件似乎是耦合的。然而,“交感神经”事件的机制在很大程度上仍然是未知的。在这项研究中,我们调查的爆发通量绳周围的太阳结构,通过大规模的磁耦合的影响。利用全球磁流体动力学(MHD)模型模拟了2011年2月15日的日冕环境,并在活动区(AR)11158中插入Gibson-Low解析通量绳,模拟了日冕物质抛射(CME)。我们发现,CME对周围结构的影响不仅取决于这些结构的磁场强度和它们到源区的距离,而且还取决于CME与大尺度磁场之间的相互作用。在日冕物质抛射膨胀域中,磁绳场直接与太阳结构相互作用,膨胀引起的重联往往会改变上覆场,从而增加衰变指数。这种效应可能提供了交感神经爆发的主要耦合机制。的影响的大小被发现取决于喷发的磁通绳的方向,最大的影响发生时,磁通绳是有利的方向与周围地区重新连接。在CME膨胀区外,CME的影响主要是通过磁力线压缩或喷发后弛豫来实现的。基于我们的数值实验,我们讨论了一种方法来量化喷发的影响,这可能是有用的预测目的。
2016-03-15 astro-ph.SR
Morphology and density of post-CME current sheets
日冕物质抛射(CME)的爆发拖曳并“打开”日冕磁场,可能导致大规模电流片的形成和磁重联的场弛豫。我们分析了在CME之后形成的射线状日冕特征的物理特征,以检查这种现象的解释是否与观测结果一致。这项研究的重点是测量射线宽度,密度过剩,和日冕速度场作为径向距离的函数。射线的形态表明,它们发生的后果Petschek的重联在大规模的电流片形成的CME的尾流。这一假设得到了流态的支持,流态通常沿着射线流出,有时也流入射线。推断的流入速度范围从3到30公里秒$^{-1}$,符合狭窄的开口角的射线,加起来几度。射线的密度比周围的日冕大一个数量级。密度过剩的测量结果进行了比较的分析模型中,Petschek的重联几何形状被应用到垂直电流片,考虑到降低的外部日冕密度和磁场与高度。模型结果与观测结果一致,揭示了射线中密度过剩的主要原因是重联流出将稠密等离子体从较低高度输送到较大高度。
2009-02-23 astro-ph.SR
Heating Mechanisms and Radio Response from the Solar Chromosphere to Corona
针对太阳色球层至日冕的加热机制辨识难题,本文比较波加热、磁重联加热与磁梯度抽运加热产生的非热电子及其差异化射电响应,提出利用宽带动态频谱和高分辨率频谱成像加以验证。
2025-06-09 astro-ph.SR
Onset of 2D magnetic reconnection in the solar photosphere, chromosphere and corona
我们调查的发病2D的时间依赖性磁重联,触发使用外部速度驱动器位于远离,垂直于,平衡哈里斯电流片。以前的研究通常利用内部触发来启动重连,例如以电流片为中心的初始条件。为了研究太阳不同大气层(即日冕层、色球层和光球层)内的重联起始,进行了求解可压缩、电阻性磁流体力学方程的数值模拟。一个重新连接的状态达到所有考虑的大气高度,与占主导地位的物理高度依赖于大气条件。冠状病例在一系列速度驱动器下实现了电场的急剧上升。对于色球层,我们发现一个较大的速度振幅是需要触发重联。对于光球环境,电场是高度依赖于流入速度;急剧增加的电场获得只有当进入重联区的速度接近阿尔芬速度。此外,双极扩散的作用进行了研究的色球的情况下,我们发现,双极扩散改变了流入区域的电流密度的结构。通量进入重联区的速率由流入速度控制。这决定了重联启动过程的各个方面,即在所有大气层中,重联的早期开始由欧姆定律中的平流项控制。较低的等离子体- $β$增强了重联并在电场中产生了较大的变化。一个高的等离子体- $β$阻碍了重联,产生急剧上升的电场只有当流入重联区域的速度接近当地阿尔芬速度。
2017-11-02 astro-ph.SR
How did a Major Confined Flare Occur in Super Solar Active Region 12192?
我们研究了一个主要的X级太阳耀斑的物理机制,发生在超级NOAA活动区(AR)12192使用数据驱动的数值磁流体动力学(MHD)模型补充观测。利用观测到的太阳表面不断变化的磁场作为底边界输入,我们驱动磁流体系统与实际日冕演化相一致地自洽演化。在两天的时间间隔内,模拟的日冕场已经被光球场演化缓慢地应力化,逐渐产生了大规模的日冕电流片,即,一个狭窄的层与强烈的电流,在核心的AR。电流层不断增强,直到它变得如此之薄,以至于剪切的磁弧之间的系绳切割重联开始,这导致了耀斑。模型化的重连磁力线和它们的足点分别与观测到的热耀斑环和耀斑带很好地匹配,表明模型成功地“再现”了耀斑的宏观磁过程。特别是,通过模拟,我们解释了为什么这一事件是一个封闭的爆发-重联的结果是共享的拱廊,而不是一个新形成的通量绳。与其他X级耀斑相比,磁内爆效应要弱得多
2016-06-30 astro-ph.SR
Chromosphere of the quiet sun: II. Atmospheric response to small-scale magnetic flux emergence
University of Oslo(奥斯陆大学);KU Leuven(荷语鲁汶大学);Sorbonne Université(索邦大学);Observatoire de Paris – PSL(巴黎天文台-PSL);École Polytechnique(巴黎综合理工学院);Institut Polytechnique de Paris(巴黎理工学院);CNRS(法国国家科学研究中心)
本文研究了小尺度磁通量上升如何影响色球层的加热及其与更高大气层的热力学耦合,通过参数化3D辐射-磁流体动力学模拟揭示了磁通量变化对色球层和日冕层动态的影响。
2026-05-18 astro-ph.SR
Reconnection nanojets in an erupting solar filament with unprecedented high speeds
本文利用 Solar Orbiter 的 EUI 观测数据,在爆发日珥中识别出27个速度高达800 km s$^{-1}$的纳米喷流,发现这些纳耀斑型现象比以往认知更具动态性,可能参与太阳爆发的能量释放与日冕加热。
2025-04-29 astro-ph.SR
Coronal Heating and Solar Wind Generation by Flux Cancellation Reconnection
本文提出小尺度磁通量抵消通过磁重联普遍驱动低太阳大气能量释放,结合解析模型与三维MHD模拟证明其足以加热色球和日冕并产生太阳风。
2024-01-22 astro-ph.SR physics.space-ph
Fast reconnection in a coronal torn plasma sheet
Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院云南天文台);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Yunnan Key Laboratory of Solar Physics and Space Science(云南太阳能物理与空间科学重点实验室)
研究通过观测日冕等离子体片的演变,揭示了等离子体体在磁重联过程中的关键作用,表明其形成与喷射能显著提高重联速率并促进快速重联。
2026-02-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Imaging evidence for solar wind outflows originating from a CME footpoint
我们报告了大气成像组件(AIA)在2015年4月28日灯丝喷发期间对起源于日冕变暗的等离子体流出的观测。在暗条开始爆发后,形成了两条耀斑带,其中一条有一个清晰可见的钩子,围绕着一个核心(孪生)变暗区域。沿着位于该变暗中的多个漏斗,在仪器的171和193过滤器通道中开始可见向外定向的等离子体运动。在时间-距离图中,这种运动产生了一种带状图案,持续了五个多小时,其特征沿着漏斗没有变化。因此,我们建议的议案是一个签名的外流对应的速度范围之间的$\approx70$和140公里s $^{-1}$。有趣的是,外流的模式以及它们的速度被发现与我们在邻近的普通冕洞中观察到的相似。因此,外流最有可能是日冕物质抛射引起的缓慢太阳风沿着植根于变暗区域的开放场结构流动的特征。此外,围绕变暗区的钩的演变进行了检查的最新预测的三维磁重联的背景下。观测结果表明,灯丝的足迹,在他们的转变到变暗的区域,重新连接周围的檐篷。据我们所知,我们的观察提出了等离子体从变暗区域流出的第一个成像证据。
2020-11-06 astro-ph.SR
The diagnostic temperature discrepancy as evidence for non-Maxwellian coronal electrons
Final Stop Consulting LLC
研究通过两种电子温度诊断方法发现系统性差异,提出非麦克斯韦分布可能解释该差异,且与观测数据一致。
2026-04-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Observations of the Current Sheet Heating in X-ray during a Solar Flare
本文通过分析 2003 年 C1.4 耀斑的 Mg XII X 射线观测,在预测电流片位置发现 T ≥ 4 MK 辐射,为磁重联导致欧姆加热提供证据。
2023-06-04 astro-ph.SR
COCONUT-MF: Two-fluid ion-neutral global coronal modelling
本文提出多流体全球日冕模型COCONUT-MF,分别求解离子与中性流体方程,验证其精度并评估单流体假设影响,发现离子-中性耦合项对流动场有局部5%-10%的不可忽略影响。
2023-08-30 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.space-ph
Photospheric Kelvin--Helmholtz Vortices as Possible Drivers of Coronal Heating: Implications of the DKIST Observations
Embry-Riddle Aeronautical University(埃默里-里德航空大学);Center for Space and Atmospheric Research, Embry-Riddle Aeronautical University(埃默里-里德航空大学空间与大气研究中心)
研究以DKIST观测的光球层KH涡旋为对象,估算其作为跨尺度等离子体加热驱动源的可能性,推导相关能量、磁场及加热数据,提出需检验向上传输的结论。
2026-08-14 astro-ph.SR physics.space-ph
Dynamics and Energetics of Resistive, Thermally Conductive, and Radiative Plasma in Coronal Current Sheets due to Asymmetric External Perturbation
本文通过对比四种能量损失情形,研究了非对称波状扰动下日冕电流片的动力学与能量学,发现热传导会促进撕裂模碎裂和磁重联,而辐射冷却起抑制作用,从而揭示能量损失机制对等离子体团形成的关键影响。
2024-12-31 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Mini-filament Eruptions Triggering Confined Solar Flares Observed by ONSET and SDO
利用光学和近红外太阳爆发跟踪器和太阳动力学天文台的观测结果,我们研究了2012年5月10日AR 11476中的M5.7耀斑和2017年3月23日安静太阳中的微耀斑。在每次耀斑爆发前,在极性反转线的上方都有一个反S形的暗条。然后,细丝变得不稳定并开始上升。上升的细丝克服了圆顶状的上覆环的张力,从而成功地向外爆发。重新连接的重叠环的足点相继变亮,并被观察为两个耀斑带,而新形成的低洼环则出现为耀斑后环。这些爆发类似于与日冕物质抛射相关的成功暗条爆发的经典模型。然而,这项研究中的爆发细丝沿着大尺度线移动,最终到达遥远的太阳表面,即,没有细丝材料被喷射到行星际空间中。因此,两个耀斑都是受限耀斑。这些结果表明,一些成功的暗条爆发可以触发局限耀斑。我们的观测还表明,这种暗条爆发在太阳上可能是普遍存在的,从具有大耀斑的活动区到具有微耀斑的安静太阳。
2018-06-05 astro-ph.SR
The Specific Acceleration Rate in Loop-structured Solar Flares -- Implications for Electron Acceleration Models
我们分析电子通量地图的基础上RHESSI硬X射线成像光谱数据的一些扩展的冕环耀斑事件。对于每个事件,我们确定的变化的特征环长度$L$与电子能量$E$,我们适合这个观察到的行为与模型,将扩展的加速区域和外部的“传播”区域,其中可能包括碰撞修改的加速区域内的加速电子光谱。该模型的特点是由两个参数:等离子体密度$n$,和纵向范围$L_0$,加速区域。通过确定这些参数的最佳拟合值,可以推断出包含加速区的体积和其中的粒子总数,然后可以直接计算出发射填充因子和{ \it比加速率}(在选定的参考能量以上,每个环境电子的电子数s $^{-1}$)。对于研究的24个事件,推断的填充因子的范围是一致的值的统一。高于$E_0=20$ keV的比加速率的推断平均值为$\sim10^{-2}$ s $^{-1}$,1 $σ$的扩展在该值上下约半个数量级。我们比较这些值与几个模型的预测,包括大规模的,弱(子德莱塞)领域的加速,强(超德莱塞)电场中的重连电流片,和随机加速过程。
2013-03-05 astro-ph.SR
A Laboratory Experiment of Magnetic Reconnection: Outflows, Heating and Waves in Chromospheric Jets
日节点观测揭示了色球层中间歇性的周期性等离子体喷射/喷流。这些被解释为非完美的反平行磁重联,即组件重联,扭曲的磁通量管和预先存在的日冕/色球磁场之间的结果,虽然组件重联的基本物理尚未揭示。在本文中,我们实验再现的磁位形和研究的动力学等离子体喷射,加热和波的产生所触发的组件重联色球。我们使用氩等离子体,将等离子体参数设置为色球层中的参数(密度为10^14 cm^-3,温度为5-10 eV,即(5-10)× 10^4 K,重联磁场为200 G)。实验结果表明,离子流为双向流出,流出速度最大为5 km/s,下游离子加热超过30 eV,磁场涨落周期主要为5-10 μ s。我们成功地定性地再现了色球喷流,但在定量上,如喷流速度、总能量和波频率等与观测结果仍有一定的差异。其中一些现象可以用太阳等离子体与实验室等离子体的尺度差来解释,而另一些现象则可能是由于微观与宏观的差异、碰撞性和电离度的差异造成的,而这些在我们的实验中还没有实现。
2014-12-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph
MHD discontinuities in solar flares: continuous transitions and plasma heating
研究了理想磁流体动力学方程在平面不连续面上的边界条件.结果表明,对于给定的质量通量,其类型仅取决于磁场倾角之间的关系。此外,不连续表面上的守恒定律允许随着等离子体流动条件的逐渐(连续)变化而改变不连续类型。然后是同时满足两种不连续性的所谓过渡解。在完整的边界条件系统的基础上,我们得到了MHD方程的所有过渡解。我们还找到了描述流经不连续面的等离子体的内能跃变的表达式。首先,这允许构建MHD不连续之间可能的连续过渡的广义方案。其次,它能够检查等离子体加热与等离子体密度和不连续表面附近的磁场的配置的相关性,即,MHD不连续性的类型。结果表明,加热的最佳条件是在附近的反向电流的区域附近的重连电流层。这一结果有助于解释现代空间天文台在软、硬X射线观测到的耀斑期间日冕活动区内部的温度分布。
2015-08-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Energetic Ion Composition as a Means of Investigating the Physical Origins of Alpha Particle Heavy Magnetic Switchbacks
本研究针对磁折返物理起源尚不明确的问题,通过统计方法分析磁折返事件的高能离子成分,发现其离子通量峰值到达时间的差异支持日冕起源说,且折返内等离子体结构与重联等离子体团特征相似。
2025-09-01 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
[Plasma 2020 Decadal] Disentangling the Spatiotemporal Structure of Turbulence Using Multi-Spacecraft Data
这份提交给2020年等离子体科学十年评估的白皮书关注多航天器任务对解决等离子体湍流基本问题的重要性。等离子体湍流在宇宙中无处不在,它负责在日华和风、吸积盘、行星形成和实验室聚变装置等不同系统中传输质量、动量和能量。湍流是一种固有的多尺度和多过程现象,通过级联能量将系统的最大尺度耦合到亚电子尺度,同时产生重新连接的电流层,冲击以及无数的不稳定性和波。太阳风是人类研究宇宙中自然产生的湍流等离子体的最佳资源。自1958年发射我们的第一个主要科学航天器任务“探索者1号”以来,我们在表征太阳风湍流方面取得了重大进展。然而,由于单点测量的严重限制,我们无法充分表征太阳风的空间和时间特性,留下许多关于等离子体湍流的基本问题没有答案。因此,要在确定太阳风湍流的动力学性质方面取得更多重大进展,就需要同时进行跨越各种尺度的多航天器飞行任务,现在时机已到。同时覆盖太阳风大范围尺度的专用多航天器任务不仅使我们能够直接确定等离子体湍流的空间和时间结构,而且还将减轻当前多航天器任务面临的限制,例如观测太阳风湍流的非理想轨道。一些根本上的重要问题,只能解决在现场多点测量进行了讨论。
2019-03-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph