Shear Photospheric Forcing and the Origin of Turbulence in Coronal Loops
我们提出了一系列的数值模拟,旨在了解的性质和起源的湍流在日冕循环的帕克模型的框架内日冕加热。通过笛卡尔几何中的简化磁流体动力学模拟来研究日冕环。一个均匀而强的磁场穿过两个光球平面之间的体积,其中存在一维剪切流图案形式的速度场。最初,在日冕环中发展的磁场是光球速度场的简单图。这种初始结构不稳定的多重撕裂不稳定性的发展岛屿与X和O点的平面正交的轴向场。一旦非线性阶段设置在系统演化的特点是由一个政权的MHD湍流占主导地位的磁能。观测到了一个很好的能谱幂律,并且磁场永远不会返回到简单的初始状态。在与轴向场正交的平面中形成X和O点允许在等离子体被加热的地方连续和重复地形成和耗散小尺度电流片。我们的结论是,所观察到的湍流动力学不是由磁场-线足迹遵循的图案的复杂性引起的,而是源于系统的固有非线性性质。
2010-09-17 astro-ph.SR
Subarcsecond blobs in flare-related coronal jets
在本文中,我们报告了我们的多波长观测亚角秒斑点日冕喷流。AR 12149在2014年8月24日发生了一次C5.5的环带状耀斑。两股喷流(喷流1和喷流2)与耀斑有关。Jet 1首先出现。Jet 2在6分钟后出现。在其初始阶段,一个大的等离子体团被喷射出jet 2。在耀斑峰值时间之后,在jet 2的下部出现了多个明亮而紧凑的斑点,这是由IRIS/SJI观测到的。由SJI在1330 μ m中观察到的斑点大小为0 $\farcs$ 45 $-$ 1 $\farcs$ 35,其中近84%为亚角秒($<$ 1 \arcsec)。尺寸的平均值和标准差分别为0 $\farcs$ 78和0 $\farcs$ 19。团块的速度范围从10到超过220 km/s $^{-1}$。三个斑点在SDO/AIA观察到的EUV波长中具有对应物。在UV和EUV波长下,速度几乎相同。我们认为在1330 nm处观察到的斑点是冷分量($\sim$ 0.025 MK),而在EUV中观察到的斑点是几个MK的热分量。在jet 1中,仅存在一个斑点。我们的结论是,斑点是由撕裂模式的不稳定性的电流片在基地或内部的日冕射流。我们的研究结果对于揭示日冕喷流的精细结构和理解紫外和极紫外波段观测到的斑点之间的关系具有重要意义。
2018-11-21 astro-ph.SR
Non-thermal line broadening due to braiding-induced turbulence in solar coronal loops
目的:来自太阳日冕环的发射线剖面显示出当前模型无法解释的特性。我们研究了由磁场线编织引起的日冕环中等离子体加热引起的非热展宽。方法:我们描述了冠环的三维磁流体动力学模型的湍流衰减的初始编织磁场。由此,我们合成了193埃的Fe XII线,形成约1.5 MK。结果如下:合成光谱再现了目前观测到的日冕极端紫外线的主要特征:(一)典型的非热宽度范围为15至20公里/秒。(ii)宽度近似独立于视场的大小。(iii)谱线强度与非热展宽之间存在相关性。(iv)光谱被发现是非高斯的,与增强的功率在翅膀的顺序为10- 20%。结论:我们的模型提供了一个解释,自洽连接加热过程中观察到的非热谱线增宽。光谱的非高斯性质是底层速度波动的非高斯性质的结果,解释为湍流中的不稳定性的签名。
2020-08-27 astro-ph.SR
Thermally enhanced tearing in solar current sheets: explosive reconnection with plasmoid-trapped condensations
在耀斑相关的电流片,撕裂不稳定性可能会触发爆炸性重联和等离子体团的形成。我们探讨了如何通过爆炸性重联过程,其特征在于形成的等离子体团的相互作用和陷阱冷凝等离子体的热和撕裂模式相互加强在太阳日冕中的电流片的碎片。我们使用电阻磁流体动力学(MHD)模拟的二维电流层,将光学薄辐射能量损失和背景加热的非绝热效应,使用\texttt{MPI-AMRVAC}。我们的参数调查探讨了不同的折射率和等离子体- $β$量化的不稳定性增长率的线性和非线性制度。我们注意到,对于$10^{-4} - 5 \times 10^{-3}$内的无量纲电阻率值,我们得到了热不稳定性和撕裂行为相互加强的爆炸行为。这显然低于纯电阻爆炸等离子体团形成的通常临界伦德奎斯特数范围。非线性增长率遵循弱幂律依赖与电阻率。在演化的非线性阶段,由于热不稳定性和撕裂不稳定性,电流片的碎裂和等离子体团的形成。在Lundquist数($S_L$)范围$4.6 \times 10^3 - 2.34 \times 10^5$内注意到等离子体团的形成。我们量化的时间变化的等离子体团的数量和密度填充因子的等离子体团为不同的物理条件。我们还发现最大等离子体团数的尺度为$S_L^{0.223}$。在非线性聚合的等离子体团链中,局部的冷凝结聚集,实现了类似于日冕雨或日冕对流的密度和温度对比。
2022-08-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Dynamic evolution of current sheets, ideal tearing, plasmoid formation and generalized fractal reconnection scaling relations
磁重联可能是使储存在磁场中的能量突然释放的基本过程,太阳耀斑和日冕物质抛射(CME)是典型的自然等离子体例子。磁重联是一个太慢的过程,在大尺度上是有效的,但一旦在系统中形成足够小的尺度,就会加速。由于这个原因,分形重联方案被引入(Shibata和Tanuma 2001)来解释太阳大气中的爆炸事件:它是基于递归触发和崩溃,通过撕裂不稳定性的电流片最初在日冕中的灯丝上升期间变薄。在这里,我们比较了不同的分形重联的情况下,已经提出,并推导出广义的递归触发的快速,“理想”-即伦德奎斯特数独立-撕裂崩溃的电流片配置与任意电流剖面形状。一个重要的结果是,Sweet-Parker标度与Lundquist数,如果解释为一个理想的不稳定片中的奇异层的纵横比,是通用的,并不依赖于当前的配置文件中的表的细节。然而,这样的缩放不能被解释为静止重连,而是它定义了一个步骤,在加速序列的事件的理想撕裂介导的分形级联。我们计算缩放等离子体团的预期数量为通用配置文件和现实的伦德奎斯特数。
2019-03-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Intermittency in the photosphere and corona above an active region
最近的研究无疑证明了光球层和日冕层中的磁场是一种间歇性结构,这为解释其物理机制提供了新的视角。特别是,日冕中存在极强电阻率的局部区域(需要解释所有尺度的磁重联)和小尺度与大尺度之间的互换(需要研究光球/日冕耦合)等问题,仅举几例,可以很容易地通过双折射概念来捕获。本研究的重点是在光球层,色球层和日冕中导出的不透明度属性的同时时间变化。我们分析了2006年12月8日12:00 UT和2006年12月13日18:45 UT之间获得的NOAA AR 10930数据。光球层的不透明度是由Hinode磁场测量结果推断的,而过渡区和日冕的不透明度则是由Nobeyama 9 GHz射电偏振测量结果、高节奏Hinode/XRT/Be-thin数据以及GOES 1- 8 GHz通量推断的。通过计算动力学涡度,分析了光球动力学及其与不透明度变化的可能关系。在这个案例研究中,我们发现了以下事件链。光球磁场的间歇性达到峰值后,在AR中的等离子体流的特定动力学涡度达到其最大水平(4小时的时间延迟)。在光球层折射率达到峰值后,日冕层折射率逐渐增加。从光球折射率的峰值到第一次强耀斑(X3.4)的发生之间的时间延迟约为1.3天。我们的分析似乎表明,增强的不透明度/复杂性首先发生在光球,后来被送往日冕。
2009-03-17 astro-ph.SR gr-qc
The Onset of Magnetic Reconnection in Dynamically Evolving Current Sheets
本文通过三维MHD模拟研究日冕动态变薄电流片中撕裂不稳定性触发的磁重联起始,发现其发生需不稳定性增长快于电流片变薄,且磁剪切量是关键开启参数,为利用可观测特征预测电流片破裂和磁能释放提供了依据。
2024-06-06 astro-ph.SR math-ph math.MP
Multifractal Solar EUV Intensity Fluctuations and their Implications for Coronal Heating Models
我们研究了SDO/AIA强度观测在四种太阳环境中的长期时间演化和不稳定性的标度特性:活动区核心,弱发射区和两个核心环。我们使用两种方法:时间序列增量的概率分布函数(PDF)和多重分形去趋势波动分析(MF-DFA)。噪声污染了结果,因此我们关注171埃波段,它具有最高的信噪比。波段对之间的滞后区分日冕与过渡区(TR)的发射。在所研究的所有物理区域中,15-45 min范围内的标度是多重分形的,并且时间序列平均上是反持续的。TR时间序列的反相关程度大于日冕发射。多重分形源于数据中的长期相关性,而不是强度的广泛分布。在335埃波段的观测可以用带有附加噪声的多重分形来描述。多尺度的EUV数据同意定性与脉冲爆发加噪声的现象学模型的辐射,也从欧姆耗散在一个减少的磁流体力学(RMHD)模型日冕环加热。必须进一步探索参数空间,以寻求数量上的一致。因此,通过增量PDF和MF-DFA的组合测试获得的观测签名提供了强有力的约束,可以系统地区分日冕加热模型。
2016-10-21 astro-ph.SR
Reconnection Properties of Large-Scale Current Sheets During Coronal Mass Ejection Eruptions
我们提出了一个详细的分析磁重联在大规模的电流片在高节奏版本的Lynch & Edmondson(2013)的2.5D MHD模拟交感磁突破爆发从一个伪流光源区的属性。我们研究的电阻撕裂和分裂的三个主要的电流片成链的X-和O-型零点,并遵循磁岛生长的动力学,他们的合并,过境,和喷射与重联排气。对于每个电流片,我们量化的长度与宽度的纵横比(高达$\sim$ 100:1),伦德奎斯特数($\sim$ 10 $^3$),和重连率(流入流出比达到$\sim$ 0.40)的演变。我们研究了等离子体团不稳定性引起的电流片波动的统计和光谱特性,包括磁岛面积、质量和通量含量的分布。我们表明,时间的谱指数的重联产生的磁能密度波动的演变似乎反映了全球性的电流片演化。我们的研究结果是在最近的,高分辨率的reconnection-in-a-box模拟非常一致,即使我们目前的床单的形成,增长和动力学本质上耦合到连续的交感CME爆发的全球演变。
2016-04-23 astro-ph.SR
Sub-Alfvenic Solar Wind observed by PSP: Characterization of Turbulence, Anisotropy, Intermittency, and Switchback
在磁场占主导地位的低日冕区域,阿尔芬速度远高于风速。相比之下,近地太阳风是强烈的超阿尔文风,即,风速大大超过阿尔芬速度。这些制度之间的过渡被经典地描述为“阿尔芬点”,但实际上可能发生在一个分布式阿尔芬临界区。美国宇航局的帕克太阳探测器(PSP)任务已经进入这一区域,因为它遵循一系列逐渐接近太阳的轨道。在第8次和第9次与太阳相遇期间,PSP在距离太阳16个太阳半径的地方,对四个延长的时期进行了采样,其中太阳风的速度被测量为小于当地的阿尔芬速度。这是PSP首次在日光层内对亚阿尔夫文太阳风进行现场探测。在这里,我们探讨这些样本的亚阿尔夫文太阳风,这可能会提供重要的预览的物理过程中运行在较低的高度。具体来说,我们的特点的湍流,各向异性,不稳定性,和方向性的回折属性,这些子Alfvenic风和对比这些与邻近的超Alfvenic期间。
2022-01-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Merging plasmoids and nanojet-like ejections in a coronal current sheet
本研究通过2.5D电阻磁流体力学模拟,探讨了日冕电流片中由脉冲扰动触发的等离子体团合并过程,发现合并界面处发生重联转变,产生类似纳米喷流的准直抛射,并揭示了欧姆加热、热传导与等离子体膨胀/收缩共同主导热力学变化。
2025-05-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph
2.5-D MHD Simulation of the Formation and Evolution of Plasmoids in Coronal Current Sheets
本文通过2.5维MHD模拟发现,单个高斯速度脉冲扰动准静态Harris电流片即可引发Petschek型磁重联、撕裂模不稳定性和等离子体团形成,无需局域电阻率增强,且模拟所得等离子体团速度、温度与密度与日冕观测一致。
2024-01-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Astrophysical Jets : what can we learn from Solar Ejections?
从太阳的抛射可以以比任何其他天体更高的分辨率观察到:我们能否在太阳结果的基础上将其应用于天体?本工作的目的是建立是否有任何类似的太阳抛射和抛射的微类星体和活动星系核。简要回顾这些物体和太阳的喷气机特性,我们指出了它们共有的一些特征,并指出了天体物理学和太阳研究之间的交叉繁殖可能是富有成效的研究领域。例如,这项研究的初步结果表明,在与太阳日冕物质抛射(CME)相关的电流片(CS)中撕裂不稳定性所产生的斑点与微类星体中与大型射电爆发相关的等离子体准周期性抛射之间可能存在类似之处。
2010-11-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
Transfer of Entropy between the Magnetic Field and Solar Energetic Particles during an Interplanetary Coronal Mass Ejection
针对太阳高能粒子(SEPs)热力学特性研究不足的问题,本文利用帕克太阳探测器数据,分析ICME期间SEP动能分布参数κ_EP与磁场增量分布参数κ_ΔB的关系,发现两者反相关,揭示熵从磁场向SEP转移的机制,为理解ICME提供新视角。
2025-04-14 astro-ph.SR physics.space-ph
Observational Evidence of Magnetic Reconnection Associated with Magnetic Flux Cancellation
利用\emph{Solar Dynamics Observatory}(\emph{SDO})和\emph{Interface Region Imaging Spectrograph}(\emph{IRIS})的高时空数据,给出了磁通量抵消过程中磁重联的几个观测特征,包括两个环-环相互作用过程、多个等离子体团喷射以及在磁通量抵消点上方出现的Y形和倒Y形末端的片状结构。\emph{IRIS} 1400 μ m的观测结果表明,等离子体斑点是从片状结构的Y形端部的尖端喷出的。光球磁通量在第一次环-环相互作用后出现明显的抵消现象,并一直持续到观测结束。补充的非线性无力场外推,我们发现,两套磁场线,揭示了一个X形的配置,以及相互作用的日冕环对齐。此外,一个磁零点被发现是位于约$0.9$ Mm高度的磁通量抵消网站的权利,并位于两组之间的磁场线。这些结果表明,磁通抵消可能是太阳低层大气发生磁重联后磁力线淹没的结果,而喷射出的等离子体团应该是由于撕裂模不稳定性在片状结构中产生的等离子体团.这一观测结果揭示了磁通抵消点上方详细的磁场结构和动力学过程,有助于我们理解太阳低层大气中的磁重联。
2018-06-13 astro-ph.SR
Three-dimensional Turbulent Reconnection within Solar Flare Current Sheet
本研究通过自洽高分辨率三维磁流体力学模拟,揭示了太阳耀斑电流片内的湍流磁重联过程,发现撕裂模与Kelvin-Helmholtz不稳定性的耦合是形成多尺度动力学结构的关键,实现了向三维湍流重联模型的范式转变。
2023-08-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Disruption of sheetlike structures in Alfvénic turbulence by magnetic reconnection
我们提出了一种机制,即强烈的,片状结构自然形成的动态对齐Alfvénic湍流被破坏的磁重联的规模$\hatλ_{\rm D}$,大于耗散规模预测的间歇性,动态对齐的湍流模型。重连过程分几个阶段进行:首先,具有$N$磁性岛的线性撕裂模式生长并饱和,然后这些岛之间的$X$点塌陷成次级电流片,然后重新连接,直到原始结构被破坏。这有效地对垂直平面内的结构的各向异性施加了上限,这意味着在尺度$\hatλ_{\rm D}$下湍流动力学改变:在大于$\hatλ_{\rm D}$的尺度上,湍流表现出尺度依赖的动态排列和近似等于$-3/2$的谱指数,而在小于$\hatλ_{\rm D}$的尺度上,湍流结构由于重连而经历连续的破裂,限制动态对准、使有效谱指数变陡以及改变最终耗散尺度。与伦德奎斯特(磁雷诺)数$S_{L_\perp}$的$\hatλ_{\rm D}$的缩放取决于统计的顺序被认为是,并在特定的模型的不稳定性,在能量谱的两个制度之间的过渡预测约为$\hatλ_{\rm D} \sim S_{L_\perp}^{-0.6}$。低于$\hatλ_{\rm D}$的光谱指数介于$-5/3$和$-2.3$之间。最终耗散尺度为$\hatλ_{η,\infty}\sim S_{L_\perp}^{-3/4}$,与不涉及尺度相关动态校准的湍流理论中出现的柯尔莫哥洛夫尺度相同。
2017-07-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Three-dimensional simulation of thermodynamics on confined turbulence in a large-scale CME-flare current sheet
本研究通过全三维高分辨率 CME 模拟,揭示受限电流片中湍流、等离子体团运动及加热机制,并解释上下电流片重联模式差异。
2023-08-18 astro-ph.SR physics.space-ph
Higher-Order Analysis of Three-Dimensional Anisotropy in Imbalanced Alfvénic Turbulence
本文利用5点高阶结构函数分析不平衡太阳风湍流的三维各向异性,揭示惯性区多尺度拓扑与分形统计转变,并检验CB和SDDA模型。
2024-04-05 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph