The Formation of a Small-scale Filament after Flux Emergence on the Quiet Sun
我们在2016年2月5日至6日期间观测了安静太阳上小尺度暗条的形成过程，并研究了其形成原因。最初，一个小的偶极子出现，其相关的拱丝系统被发现重新连接到覆盖的日冕领域伴随着许多EUV亮点。当亮点消失时，许多细长的黑线形成桥接偶极子的正磁性元件和外部负网络场。有趣的是，逆时针光球旋转运动（PRM）设置在新生暗线程的正端点区域内的流量出现后，并持续了10多个小时。在PRM的驱动下，这些分散的暗丝逐渐沿着南北方向排列，最终合并成一个反S形的暗丝。与右旋手征的细丝，磁螺旋度计算表明，负螺旋度的量持续注入的旋转正磁性元件和积累在形成的细丝。这些观察结果表明，扭曲的新兴领域可能会导致通过重新连接与预先存在的领域和释放其内部的磁扭曲的细丝的形成。持久的PRM可能是从光球层以下到低日冕的一个隐蔽的扭曲弛豫过程。
2018-06-11 astro-ph.SR
The magnetic helicity driven solar-type dynamo
Institute for Solar-Terrrestrial Physics（太阳地球物理研究所）
本研究发现由磁能驱动的太阳型发电机机制，表明大尺度涡旋和波动磁场在恒星对流区内的发电机中起关键作用。
2026-01-12 astro-ph.SR
Solar Kinetic Energy and Cross Helicity Spectra
我们开发了一种形式主义，对待太阳动能和交叉螺旋度谱的计算在一个平等的方式，磁能和螺旋度谱。磁螺旋度谱被证明是等于当前螺旋度谱的垂直部分除以波数的平方。对于交叉螺旋度，我们应用最近开发的两个尺度的方法在全球范围内的整个活动区域占两个极性之间的符号变化。使用矢量磁图和多普勒NOAA 11158和12266，我们表明，动能和磁能谱具有类似的斜率在中间波数，其中的贡献从造粒速度已被删除。在波数约为0.3毫米$^{-1}$，磁螺旋度被发现接近其最大值。交叉螺旋度谱被发现是在约10%的最大可能值。使用NOAA 12266的双尺度方法，发现全球交叉螺旋度谱特别陡峭，类似于以前在斑点生成的理论模型中发现的。相比之下，在安静的太阳，交叉螺旋度谱被发现是小的。
2018-08-05 astro-ph.SR
The cross helicity at the solar surface by simulations and observations
驱动MHD湍流的准线性平均场论表明，观测到的交叉螺旋度<u \cdot b>可以直接得到宁静太阳的磁涡扩散率η_{T}。为了模拟太阳表面的交叉螺旋度，用非线性MHD程序NIRVANA模拟了垂直大尺度磁场作用下的磁对流。计算的非常稳健的结果是< u_z b_z >\simeq 2< u \cdot b>与施加的磁场幅度无关。交叉螺旋度的相关系数约为10%。类似的鲁棒性是发现磁扰动的均方根值超过平均场幅度（仅）的五倍。当等温声速为6.6 km/s时，特征螺旋度速度u η为1 km/s。这一数值与从HINODE卫星和瑞典1米太阳望远镜（SST）提供的交叉螺旋度分量的数据中获得的经验结果吻合得很好< u_z b_z >。因此，模拟和观测结果都得出一个数值η_{T} \simeq 10 ^12 cm ^2/s，这是宁静太阳表面的特征。
2012-06-27 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Quiet Sun flux rope formation via incomplete Taylor relaxation
本研究通过三维MHD模拟揭示静默太阳中磁通量绳经分量重连和螺旋度逆级联逐步形成，并首次展示趋向泰勒弛豫的逆级联，为理解纳米耀斑积累提供新机制。
2023-03-21 astro-ph.SR
The Quiet-Sun Photosphere and Chromosphere
太阳光球活动区外的整体结构和精细结构在很大程度上是了解的，除了可能的重要作用的湍流近地表发电机在其底部，内部重力波在其顶部，和小尺度涡。经典的一维静态辐射逃逸模型已被更接近现实的三维时变MHD模拟所取代。太阳色球层，相反，仍然不清楚，虽然它在日冕质量和能量负荷的关键作用，使它成为一个主要的研究领域。它的精细结构决定了它的整体结构，因此难以观察和难以建模的小尺度动力学过程是理解的关键。然而，色球观测和色球模拟目前都已趋于成熟，达到了所需的复杂程度。开放领域的功能似乎更大的兴趣比隐藏者看到闭场功能。
2011-10-30 astro-ph.SR
Cross helicity and related dynamo
湍流交叉螺旋度直接关系到平均涡度的电动势和平均磁场应变的雷诺应力张量的耦合系数。这表明，交叉螺旋效应是重要的情况下，全球不均匀的流动和磁场结构。由于这种大尺度结构在地球/天体物理现象中普遍存在，交叉螺旋度效应有望在地球/天体物理流动中发挥重要作用。在湍流交叉螺旋度的存在下，平均涡旋运动对湍流电动势有贡献。由于这种效应产生的磁场被称为交叉螺旋发电机。介绍了交叉螺旋发电机的几个特点。与螺旋度或$α$效应中${\bf{J}}$与湍流电动势中的${\bf{B}}$对齐的情况不同，我们通常在交叉螺旋度发电机中具有有限的平均场洛伦兹力${\bf{J}} \times {\bf{B}}$。这给出了交叉螺旋度效应的一个显著特征。通过在动量方程中考虑交叉螺旋度的影响，我们看到了这种影响的几个有趣的结果。与平均磁剪切耦合的湍流交叉螺旋度减小了湍流或涡动粘性的影响。流动诱导是这种效应的一个重要结果。交叉螺旋发电机的一个关键问题是研究如何以及有多少交叉螺旋可以在湍流中存在。在交叉螺旋度输运方程的基础上，讨论了交叉螺旋度输运的产生机制。一些最近的事态发展，在数值验证的基本概念的交叉螺旋发电机。
2013-06-26 astro-ph.SR
Productivity of Solar Flares and Magnetic Helicity Injection in Active Regions
本研究的主要目的是更好地了解活动区的磁螺旋度注入与太阳耀斑的发生和强度之间的关系。因此，我们调查磁螺旋度注入率和无符号磁通量，作为参考。使用$SOHO$ /MDI磁图总共分析了378个活动区域。24小时平均螺旋度注入率和无符号磁通量与耀斑指数和耀斑产生概率在接下来的24小时测量进行了比较。此外，我们还研究了19次M5.0以上耀斑发生前后几天内螺旋度的变化，这些耀斑发生在选定的强耀斑活动区。研究结果表明：（1）对于91个无符号磁通量在3 ~ 5 $\times$ × 10 $^{22}$ Mx范围内的大活动区，耀斑活动区和非耀斑活动区的磁螺度注入率相差2倍;（2）作为螺旋度注入函数的$GOES$ C型耀斑产生概率在耀斑产生活动区和耀斑平静区之间显示出一个尖锐的分界线;（3）19次大耀斑前的螺旋度注入历史表现出一个共同的特征：（3-45）$ \times$ 10 $^{42}$ Mx $^2$在0.5 - 2天的螺旋度单调增加阶段中有显著的螺旋度积累。我们的研究结果支持了螺旋度注入在耀斑中的重要性，但单独使用它来进行耀斑预报是无效的。有必要找到一种方法来更好地表征螺旋度注入的时间历史以及其在活动区域内的空间分布。
2010-06-22 astro-ph.SR
Vector Magnetic Fields and Current Helicities in Coronal Holes and Quiet Regions
在太阳光球层中，冕洞的许多性质是未知的，特别是矢量磁场。利用\emph{Hinode}的观测资料，我们首次研究了两个CH中的矢量磁场、电流密度和电流螺旋度，并与两个正常安静区（QR）进行了比较。我们发现，在CH和QR，大电流螺旋度所在的地区主要是同空间的强大的垂直和水平场元素的形状和位置。在CH中，水平磁场、倾角、电流密度和电流螺旋度都大于QR中的水平磁场、倾角、电流密度和电流螺旋度。平均垂直电流密度和电流螺旋度，在所有观察到的地区，包括CH和QR平均，分别约为0.008 A m $^{-2}$和0.005 G $^{2}$ m $^{-1}$。垂直场强于100 G的磁通量集中区的平均电流密度高达0.012 $\pm$ 0.001 A m $^{-2}$，与耀斑活动区的平均电流密度一致。我们的结果意味着，无论是在CH和QR的磁场，特别是强磁场是非势。
2010-11-02 astro-ph.SR
Time Series Analysis of Photospheric Magnetic Parameters of Flare-quiet versus Flaring Active Regions: Scaling Properties of Fluctuations
利用太阳活动区光球磁参数的时间序列来回答嵌入在这些时间序列中的波动的标度特性是否有助于区分耀斑平静和耀斑活动区。我们总共检查了118个耀斑安静和118个耀斑AR斑块（称为HARPs），这些斑块是由太阳动力学天文台（SDO）上的日震和磁成像仪（HMI）在2010年至2016年期间观测到的。具体而言，波动的标度指数的推导应用趋势波动分析（DFA）方法的数据集的8天的时间序列的18光球磁参数在12分钟的节奏为所有的HARPs正在调查。我们首先发现一个统计上显着的差异，耀斑安静和耀斑HARPs之间的标度指数的分布，特别是一些空间平均，签署的参数与磁场线扭曲，电流密度，和电流螺旋度。耀斑的HARPs往往表现出较高的标度指数值相比，耀斑安静的，即使有相当大的重叠之间的分布。另外，对于耀斑宁静和耀斑HARP，DFA分析表明：（1）所考虑的大部分磁参数的时间序列是非平稳的，（2）总无符号磁通量和平均光球磁自由能量密度的时间序列一般呈现非平稳的、持久的性质，而磁极性反转线附近的总无符号磁通量和与电流密度有关的参数在时间序列上表现出非平稳、反持续的趋势。
2020-08-30 astro-ph.SR
The Transport of Relative Canonical Helicity
相对正则螺旋度的演化在两流体磁流体力学形式主义检查。正则螺旋度在这里被定义为等离子体物种的正则动量的螺旋度。物种的正则螺旋度耦合在一起，可以从一个转换到另一个，而总规范不变的相对正则螺旋度保持全局不变。该转换是由离子和电子正则通量管共同的表面处的焓差驱动的。该模型提供了一个解释，为什么在反螺旋合并分叉的阈值取决于尺寸参数。尺寸参数确定磁螺旋度湮灭是否将焓引导到磁通量管中或引导到正则通量管的涡量流管组件中。相对正则螺旋度的输运约束了等离子体流和磁场之间的相互作用，并提供了一个更一般的框架，用于从焓或感应边界条件驱动流和电流。
2012-09-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Supergranular turbulence in a quiet Sun: Lagrangian coherent structures
平静的太阳展现出丰富的磁场活动，这是我们理解太阳和天体物理磁性的基础。观测到宁静太阳中的磁场是相干演化的，它们在水平光球流的平流作用下相互作用形成独特的结构。本文研究了宁静太阳超颗粒区光球流的相干结构。利用由Hinode强度图得到的水平速度场，通过检测双曲和椭圆拉格朗日相干结构（LCS）来研究超颗粒湍流。通过计算前向/后向有限时间李雅普诺夫指数（FTLE）得到排斥/吸引LCS。超颗粒细胞的拉格朗日中心由前向FTLE的局部最大值给出;超颗粒细胞的拉格朗日边界由后向FTLE的脊给出。通过计算拉格朗日平均涡量偏差来发现目标速度涡，并通过应用由位移矢量给出的准则来过滤假涡。相邻的超颗粒细胞的拉格朗日中心相互连接的脊排斥LCS，这提供了运输障碍，允许形成的漩涡和浓度的强磁场的山谷排斥LCS。排斥LCS也揭示了最可能的磁重联的网站。我们发现，吸引LCS的脊暴露的位置的光球流的汇在超颗粒结，这是形成的KG磁通量管和持续的涡旋的优先网站。
2019-04-17 astro-ph.SR
Magnetic Helicity and Free Magnetic Energy as Tools to Probe Eruptions in two Differently Evolving Solar Active Regions
利用HMI/SDO的矢量磁图和基于磁连通性的方法，我们计算了两个太阳活动区（AR），AR 11890和AR 11618，都具有复杂的光球磁场配置几天的瞬时相对磁螺旋度和自由磁能预算。AR产生了几个主要的爆发耀斑，而它们的光球磁场在AR 11890中主要表现出通量衰减，在AR 11618中主要表现出通量出现。在它们的大部分演化过程中，两个AR都有大量的自由磁能和正负螺旋度预算。事实上，它们的螺旋度的符号分量之间的不平衡与安静太阳中的一样低，它们的净螺旋度最终在最后一次大耀斑后14-19小时改变了符号。尽管有这样的不一致性，爆发发生在净螺旋度峰值的时间，这是同时间的自由磁能的峰值。在标准化的自由磁能中，与爆发耀斑相关的损失在10- 60%的范围内。对于螺旋度，变化范围从25%到去除占主导地位的符号的整个多余螺旋度，导致净螺旋度大致为零，但两种螺旋度意义上的预算显著相等和相反。缓慢变化的背景成分的自由能和螺旋度时间序列的去除显示，所有的火山爆发相关的峰值的数量超过2 $σ$水平的去趋势时间序列。当这些量中只有一个或没有一个超过其2 $σ$水平时，没有喷发。我们的研究结果表明，不同的发展AR可能会产生重大的爆发耀斑，即使当除了积累显着的自由磁能预算，他们积累了大量的负和正螺旋度没有一个强大的优势，一个手超过其他。
2023-01-20 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
Validation and Benchmarking of a Practical Free Magnetic Energy and Relative Magnetic Helicity Budget Calculation in Solar Magnetic Structures
在早期的工作中，我们介绍和测试了非线性无力（NLFF）的方法，旨在自洽地计算观测到的太阳磁结构的日冕的自由磁能和相对磁螺旋度预算。该方法需要，在原则上，只有一个单一的，光球或低色球，矢量磁图的一个安静的太阳补丁或一个活跃的地区，并进行计算的三维磁场和速度场信息的情况下。在这项工作中，我们严格验证这种方法使用三维冠状磁场。基准采用合成，三维磁流体动力学模拟和非线性无力场外推的活动区日冕。我们发现，我们的时间效率的NLFF方法提供的预算，不同于那些更苛刻的半分析方法的一个因素~3，最多。这种差异是从物理概念和方法的构建中预期的。时间相关性显示出更多的差异，然而，更复杂的，大规模的活动区域，达到相关系数的顺序，或超过0.9，是健全的改善。总之，我们认为，我们的NLFF方法可以可靠地用于常规和快速计算的自由磁能和相对磁螺旋预算在太阳磁化日冕的目标部分。正如在这里和以前的作品中所解释的那样，这是一种资产，可以导致对物理学和太阳爆发触发的宝贵见解。
2014-06-20 astro-ph.SR
Formation and Eruption of a Vortex-driven Magnetic Flux Rope in the Simulated Quiet Sun
School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）；Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics (Nanjing University), Ministry of Education（南京大学现代天文与天体物理教育部重点实验室）
本研究通过辐射MHD模拟，揭示了宁静太阳中涡旋驱动磁通量绳的形成与爆发过程，发现其爆发特征微弱但结构相似，有助于理解此类隐蔽事件。
2026-10-05 astro-ph.SR
Dynamics of Subsurface Flows in Solar Active Regions During the May 2024 Storm
本文利用SDO/HMI环图分析研究了2024年5月风暴期间太阳活动区的亚表面流演化，发现耀斑多发生在归一化螺旋度梯度方差峰值当天或次日，并探讨了亚表面流与表面磁性质的关系。
2025-07-03 astro-ph.SR
Transport in helical fluid turbulence
动力学螺旋度（以下简称螺旋度）是由速度和流向涡度之间的相关性定义的。螺旋度和能量一样，是流体动力学方程的无粘不变量。与能量相反，湍流强度的量度，湍流螺旋度，代表与波动运动相关的右手和左手扭曲，提供了波动的结构或拓扑性质的量度。螺旋度效应对湍流输运的影响可以在多尺度重整化扰动展开理论的框架内通过包含最低阶（均匀和各向同性）速度相关的非反射对称部分来解析地获得。解释了螺旋度对动量输运的贡献的物理意义。利用雷诺应力的解析表达式，建立了考虑螺旋度效应的湍流模型（螺旋度模型）。该螺旋度模型被应用到一个旋转流，以显示其有效性，在描述的突出特性的流动。除了输运抑制外，非均匀螺旋度与旋转耦合也能引起大尺度流动。直接数值模拟（DNSs）的结果证实全球流动产生的螺旋度也将审查，其次是几个可能的应用在地球和天体物理流动现象。
2023-03-04 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.geo-ph
A new simple dynamo model for stellar activity cycle
提出了一个新的恒星活动周期发电机模型。通过考虑非均匀平均流对湍流的影响，表明湍流横螺旋度（速度-磁场相关性）应作为平均绝对涡度的耦合系数进入湍流电动势的表达式。交叉螺旋度效应的引入使得本模式与现有的$α$ -- $Ω$ --型模式主要有两点不同。首先，除了通常的$α$（螺旋度效应）和$β$（湍流磁扩散率），我们认为$γ$系数（交叉螺旋度效应）作为发电机过程的关键成分。第二，不同于$α$和$β$系数，这往往是作为一个可调参数在目前的研究，时空演变的$γ$系数是同时解决的平均磁场方程。基本情况如下：在存在湍流交叉螺旋度的情况下，由湍流交叉螺旋度介导的环向旋转引起环向场。$α$效应从环形场产生极向场。这个极向场产生了一个湍流的十字螺旋度，其符号与原来的相反。然后，一个循环的逆转完成。最简单的本征值分析给出了一个蝴蝶图，它证实了上述情况，以及向赤道迁移，交叉螺旋度和磁场之间的相位关系等这些结果表明，湍流交叉螺旋度的振荡是一个关键的活动周期。湍流交叉螺旋度的反转不是磁场反转的结果，而是磁场反转的原因。这个新的模型有望开辟平均场或湍流闭合发电机方法的可能性。
2016-04-04 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Magnetic field evolution and reconnection in low resistivity plasmas
本文从拓扑、能量和螺旋度三方面分析低电阻率等离子体中的磁场演化，揭示混沌主导拓扑演化但不直接耗散能量，并阐明螺旋度在管状场线中的积累与爆发机制。
2023-05-24 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Mean electromotive force proportional to mean flow in mhd turbulence
在平均场磁流体力学中，由速度和磁场涨落引起的平均电动势起着至关重要的作用。一般来说，它由两部分组成，一部分与平均磁场无关，另一部分与平均磁场成比例。第一部分可以仅在存在MHD湍流的情况下为非零，例如，小型发电机的作用。它相当于一个电池，它让平均磁场从零增长到一个有限的值。第二部分包括，例如，α效应对于大型发电机是重要的。到目前为止，只讨论了上述平均电动势第一部分的几个例子。它表明，平均电动势的平均流体速度成正比，但独立的平均磁场，可能会发生在一个原来均匀的各向同性磁流体湍流，如果有非零相关的速度和电流波动，或什么是等价的，涡量和磁场波动。这超越了吉泽效应，吉泽效应在于平均电动势的出现，平均电动势与平均涡度或与旋转坐标系中定义科里奥利力的角速度成比例，并取决于由速度和磁场波动定义的交叉螺旋度。由于湍流的不均匀性的平均电动势的贡献也被认为是。以上和相关的发现可能产生的后果宇宙天体的磁场进行了讨论。
2009-10-01 astro-ph.SR
Photospheric downflows observed with SDO/HMI, HINODE, and an MHD simulation
太阳表面的下行流被怀疑在对流区的动力学中起着重要作用。我们调查的长期存在的下行流，其影响的太阳内部和外层。我们研究了SDO和Hinode航天器观测到的多普勒和磁图集以及MHD模拟。所有的对齐序列，这是从卫星的运动和跟踪的差分旋转校正，被用来检测在光盘中心的宁静太阳的长期持续的下降流。为了了解太阳表面以下的流动结构，使用了时距局部日震学。24小时多普勒序列的3D数据立方体（x，y，t）的检查使我们能够检测到13个持续的下行流。它们的寿命在3.5到20小时之间，尺寸在2”到3”之间，速度在-0.25到-0.72公里/秒之间。这些持续的下降流总是充满了幅度高达600 G的磁场。日震反演使我们能够描述持续的下行流，并将其与视野中的其他（非持续）下行流进行比较。持续的下降流似乎渗透得更深，在一个良好的形成的漩涡的情况下，涡度保持其完整性的深度约为5微米。在MHD模拟，只有亚弧秒下降流检测到没有证据的漩涡的大小在太阳表面的观测。来自星载的长时间序列使我们能够显示长期持续的下降流与磁场一起存在。它们穿透太阳内部，但也与光球中日冕环的锚定有关，表明下行流和日冕活动之间存在联系。一个链接表明，在安静的太阳上的EUV气旋可能是加热日冕的有效方法。
2021-03-04 astro-ph.SR
Sunspot rotation. II. Effects of varying the field strength and twist of an emerging flux tube
上下文对通量出现的观测表明，太阳黑子内部可能会产生旋转速度。然而，这种旋转对次光球场强度和扭曲的依赖性在很大程度上仍然是未知的。目标。本文研究了光球层下出现的磁通量管的初始场强和扭曲度对光球层黑子旋转的影响。方法.我们考虑一个简单的模型的分层域的亚光球内层和三个上覆的大气层。一个扭曲的拱形通量管插入内部，并允许上升到大气中。为了实现这一点，MHD方程求解使用拉格朗日重映射代码，Lare3d。我们通过独立地改变亚光球磁场强度和扭曲来进行参数研究。结果改变初始的磁场强度和扭曲会显著地影响管的演化和光球层的旋转运动。旋转角，涡度和电流表现出直接依赖于初始场强。我们发现，磁场强度的增加增加的角度，通过其中的磁力线旋转，延伸到大气中的磁力线的长度，和传输到大气中的磁能。这也会影响内部的残余扭曲量。场线的长度是至关重要的，因为我们预测每单位长度的扭曲在较长的场线上平衡到较低值。当我们修正扭转时，由于扭转对作用在管上的张力的复杂影响，没有发现这种直接的依赖关系。然而，在诸如旋转角、螺旋度和自由能等数量上仍然有一个明确的顺序，其中较高的初始扭曲情况与旋转更快的太阳黑子有关，将更多的螺旋度和磁能输送到大气中。
2016-05-24 astro-ph.SR
Reconstruction of Solar Subsurfaces by Local Helioseismology
局部日震学为我们探索太阳内部动力学和发电机开辟了新的领域。局部日震学通过从表面上观察到的随机振荡中提取穿过内部并携带关于地下扰动和流动的信息的声波的相干信号来重建地下结构和流动。通过对5年SDO/HMI数据重建的次表层流图的初步分析，揭示了研究和理解安静太阳和活动区的动力学以及随太阳活动周期的演变的巨大潜力。特别是，我们的研究结果表明，活动区的出现和演化伴随着多尺度的流型，磁流表现出与磁活动密切相关的南北不对称性。纬向环流速度的纬向变化主要局限于次表层，可能与大尺度辐合气流有关。因此，这些变化不一定影响磁通量传输。南北不对称性在差异旋转的变化（“扭转振荡”）中也很明显。次表面动力学螺旋度密度的代理的计算表明，在太阳活动周期的螺旋度不发生变化，超颗粒是近表面螺旋度的一个可能的来源。
2016-07-19 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.geo-ph
High-resolution spectropolarimetric observations of the temporal evolution of magnetic fields in photospheric bright points
上下文磁亮点（Magnetic Bright Points，MBPs）是一种动态的、小尺度的磁性元素，通常在光球层的粒间通道中发现，其场强为千高斯量级。目的。在这里，我们研究的各种物理性质的演变推断，从反高分辨率全斯托克斯光谱偏振数据从地面观测安静的太阳在光盘中心。方法.使用自动特征跟踪算法，我们研究了300个MBP，并分析了它们在演变为千高斯场强时的时间演变。这些属性推断使用NICOLE和SIR斯托克斯反演代码。我们采用类似的技术来研究辐射磁流体动力学模拟与我们的观察。结果在我们的观测中，发现了MBPs在演化过程中磁场强度快速（~30 - 100 s）放大（平均放大2倍）的证据。在我们的模拟数据中也可以看到类似的场放大的证据。结论.几个原因的放大，即，强的下行流之前的放大（对流崩溃），压缩由于颗粒膨胀和合并与邻近的MBPs。在我们的模拟中发现了类似的场放大和解释，以及由于涡度引起的放大。这种快速放大将对与低层大气中的小尺度场有关的一系列广泛的主题产生影响，特别是关于MBP中的传播波现象。
2019-11-19 astro-ph.SR
The characteristics of flare- and CME-productive solar active regions
太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）对行星际空间和地球空间都造成了直接的不利影响。更深入地了解产生它们的机制和构建有效的预测方案至关重要。耀斑和日冕物质抛射的源区表现出一些共同的形态特征与强烈剪切磁极性反转线，指示复杂的磁配置，存储大量的自由磁能和螺旋度。这些知识转化为参数，可以帮助我们有效地区分安静，耀斑，和CME生产活动区。尽管如此，耀斑和CME预测仍然面临着许多挑战。磁场信息被限制在光球层，只能从一个有利的观测点获得;活动区的动力学行为仍然没有完全纳入预测;耀斑和日冕物质抛射的随机性使它们的预测概率。为了应对这些挑战，提出了新的属性来描述活动区域中磁能存储机制的不同方面，并提供了整个太阳周期参数研究的机会。这份预测因子清单现在包括来自流场、过渡区/日冕光谱学、日冕磁场的数据驱动建模以及来自时间序列的动态效应参数化的信息。朝着这些方向的进一步工作可能有助于减轻目前在观测高层大气磁场方面的限制。本文回顾了这些努力以及将新知识转化为更有效的预测因子和包括新类型数据的重要性。
2022-10-11 astro-ph.SR
Dynamics of small-scale convective motions
先前的研究已经发现了一群直径小于800公里的小颗粒，它们表现出不同的物理性质。高分辨率的模拟和观测的太阳颗粒，结合自动分割和跟踪算法，使我们能够研究这些颗粒的结构和物理特性的演变和周围的涡旋运动具有很高的时间和空间精度。我们专注于动态的颗粒（寿命，破碎，大小，位置，强度，垂直速度）随着时间的推移和强涡旋运动的影响。特别感兴趣的是小颗粒的动力学相比，规则大小的颗粒。我们开发了一个时间跟踪算法的基础上，我们开发的分割算法的太阳颗粒。这被应用于辐射流体动力学模拟和高分辨率观测安静的太阳由日出/IMaX。与常规颗粒相比，小颗粒的动力学在其直径、强度和深度演变方面有所不同。在模拟和观测中跟踪的颗粒揭示了类似的动态（寿命，大小，垂直速度和强度的演变）。碎片化分析表明，模拟中的大多数颗粒没有碎片化，而观测中的情况正好相反。在小颗粒的位置处检测到强涡旋运动。强垂直涡度区域显示出高强度和下行速度，并存活数分钟。根据不同组别中颗粒的直径对颗粒进行的分析揭示了强烈不同的行为。最大的差异可以在小颗粒、中等颗粒和大颗粒组中发现，必须单独分析。旋涡运动的主要位置和接近小颗粒表明颗粒动力学的强烈影响。
2016-11-21 astro-ph.SR
Local invariants in non-ideal flows of neutral fluids and two-fluid plasmas
局部结构，超出了众所周知的'冻结'的广义涡度的正压流动，双流体模型的等离子体流。更一般的非正压情况也被认为是。一个改进的欧拉方程[T. Tao，Ann. PDE \textbf{2}，9（2016）]也相应地从双流体模型的视角进行了分析和评论，重点是局部结构。而且，局部约束的高阶微分形式，如螺旋度，除其他外，找到简单的配方可能的应用建模的动态。因此，柯西不变量方程[N。贝斯和U。Frisch，J.Fluid \textbf{825}，412（2017）]可以在非理想流中找到实际应用。特别有趣的是，二维三分量（2D3C）或二维被动标量问题提出了一个局部不变的$Θ= 2θζ$，其中$θ$和$ζ$分别是“垂直速度”的标量值（或被动标量）和“垂直涡度”，可以被用作好像它是全球不变螺旋度的空间密度，提供了一个拉格朗日处方，以控制后者在某些情况下，研究其物理效应的快速旋转流（普遍存在于大气中的天体物理对象）与显着的2D3C涡模或纯二维被动标量。
2018-12-15 astro-ph.SR math-ph math.MP
Signatures of Untwisting Magnetic Field in a Small Emerging Bipole in the Solar Photosphere
我们进行的流体运动及其时间演化的研究和周围的一个小的双极新兴的通量区域使用的日震和磁成像仪（HMI）的太阳动力学天文台（SDO）上的观测。我们采用多普勒观测的局部相关跟踪来跟踪水平流体运动和视线磁图来跟踪通量出现。垂直涡度和水平散度的变化被用来推导出磁场中不断变化的扭曲的特征。我们的分析表明，在磁通量出现的早期阶段，磁通量的两个极性在相反的方向上旋转，这表明磁场中出现前的扭曲正在展开。我们进一步发现，在出现的过程中，有一个在邻近的非磁性区域的漩涡运动的增加。我们估计了磁能和动能，发现磁能大约是动能的十倍。在演化过程中，当磁能减少时，观察到动能增加，表明能量从磁通量管的解绕转移到周围的流体运动。因此，我们的研究结果表明，在出现的磁场，这是很重要的半球螺旋度规则的背景下，在这种情况下，详细的统计研究出现前的扭曲的存在。此外，我们的观察点，一个可能的广泛产生的扭转波在新兴的通量区域由于解扭磁场的影响向上的能量传输到日冕。
2020-04-12 astro-ph.SR
Sign singularity of the local energy transfer in space plasma turbulence
在弱碰撞的空间等离子体中，湍流级联提供了大部分能量，这些能量在小尺度上被各种动力学过程耗散。要了解这种耗散机制的特点，就需要准确了解使能量可用于小尺度转换的波动，因为不同性质的波动会触发不同的耗散过程。基于磁流体动力学湍流的三阶矩标度律，利用局部能量传递的代理函数，估算了不同能量通道的标度特性。特别是，符号奇异性分析被用来探索交替的正负能量通量的标度特性，从而为每种不同类型的波动提供关于这种通量的结构和拓扑结构的信息。结果表明，高度复杂的几何性质的流量，并与能量和交叉螺旋度的非线性传输的本地贡献有类似的标度特性。因此，电流和涡度结构的分形性质类似于阿尔夫文波动。
2019-07-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
