Magnetic helicity transported by flux emergence and shuffling motions in Solar Active Region NOAA 10930
本文提出了一种新的方法，它可以分别通过光球下螺旋磁场线的通过和先存日冕磁力线足点的洗牌运动来确定磁螺旋度的输运。众所周知，只有垂直于磁场的速度分量（$\upsilon_{\perp B}$）才对螺旋度累积有贡献。在这里，我们证明了$\upsilon_{\perp B}$可以从水平运动和矢量磁图中推导出来，根据D $\acute{e}$ moulin & Berger（2003）提出的一个简单的$\upsilon_t = μ_t + \frac{\upsilon_n}{B_n} B_t$关系。然后将$\upsilon_{\perp B}$分为两个分量，一个是切向分量，另一个是垂直于太阳表面的分量，我们就可以确定螺旋度输送的两项。以NOAA 10930活动区为例，利用日之出光学望远镜的分光偏振仪和窄带滤光成像仪的观测资料，分析了活动区在日面中心通过过程中的变化。我们发现，在我们的计算中，由通量出现和洗牌运动的螺旋度注入具有相同的符号。在研究期间，螺旋度积累的主要贡献来自于通量涌现效应，而动力学瞬态演化则来自于洗牌运动效应。我们的观测结果进一步表明，对于这一AR，后续黑子的视旋转运动才是太阳表面真正的洗牌运动。
2012-03-09 astro-ph.SR
Successive Injection of Opposite Magnetic Helicity in Solar Active Region NOAA 11928
理解光球螺旋度通量传输的性质和演化是揭示磁螺旋度在太阳活动区日冕动力学中作用的关键。利用SDO/HMI光球矢量磁图和导出的流速场，我们计算了AR 11928出现期间12分钟的边界驱动螺旋度通量。考虑到非线性无力外推定义的足点连通性，我们推导并分析了螺旋度通量图的校正分布。在AR稳定出现期间，光球螺旋度通量注入的符号发生变化。这一逆转证实了光球电流的演变和日冕的连通性，在EUV波长观察SDO/AIA。在出现的前三天，AR日冕螺旋度是积极的，而后来的字段配置接近一个潜在的领域。正如理论上预期的那样，磁螺旋度抵消与增强的日冕活动有关。研究表明，边界驱动的全球AR磁结构的手征性的转变。这可能是由于磁通绳在其顶点周围具有正扭转而在其腿中具有负扭转的结果。这种混合螺旋度通量绳在对流区的起源是具有挑战性的模式。
2016-11-02 astro-ph.SR
Energy and helicity evolution in a flux emergence simulation
本文在磁通量浮现模拟中研究磁极性反转线相对螺度的演化，发现螺度对喷流更敏感，且PIL相对螺度及PIL周围载流螺度在喷流期间变化更强，可用于太阳爆发性研究。
2024-09-04 astro-ph.SR
Magnetic helicity and energy of emerging solar active regions and their erruptivity
目标。我们研究了磁螺旋度和磁能的积累在新兴太阳活动区（AR）产生日冕物质抛射（CME）中的作用。方法.利用太阳动力学天文台日震和磁成像仪获得的矢量磁场数据，我们计算了52个新出现的AR的磁螺旋度和磁能注入率以及由此产生的累积预算，从磁通量出现的开始时间，直到它们到达太阳经度45 $^{\circ}$西（W45）。结果其中7个AR产生了CME，而45个没有。在统计意义上，喷发AR积累了更大的预算的磁螺旋度和能量比noneruptive的间隔，开始于磁通量出现的开始时间和结束（i）在磁通量出现阶段的结束，（ii）当AR产生其第一个CME或交叉W45，无论哪个先发生。我们发现磁螺旋度和能量阈值的$9 \times 10^{41}$ Mx $^2$和$2 \times 10^{32}$尔格，分别，如果越过，AR很可能爆发。隔离，在累积的磁螺旋度和能量预算，从noneruptive的喷发AR的违反在一种情况下，当AR爆发早期在其出现阶段，在6种情况下，noneruptive AR表现出大的磁螺旋度和能量预算。衰变指数的计算可能表明，这些AR没有爆发，因为覆盖的磁场提供了更强或更广泛的约束比喷发AR。结论.我们的研究结果表明，新兴的AR往往会产生CME时，他们积累了显着的预算的磁螺旋度和能量。对它们喷发潜力的任何研究都应该把磁螺旋度与磁能放在同等的地位。
2022-02-24 astro-ph.SR
Differences in periodic magnetic helicity injection behaviour between flaring and non-flaring Active Regions: Case Study
磁螺旋度的演化与太阳爆发有着密切的关系，并且作为一种预测性的诊断是很有意义的。在这种情况下，我们分析的情况下，三个耀斑和三个非耀斑活动区（AR）使用SHARP（空间天气日震磁成像仪活动区补丁）矢量磁场数据的归一化出现，剪切和总磁螺旋度分量的演变。的三个磁螺旋度分量的演变进行了分析与小波变换，揭示显着的共同周期的标准化出现，剪切和总的螺旋度通量耀斑前在耀斑的AR。三种非扩口式反辐射装置没有显示出这种共同的周期性行为。这一案例研究表明，磁螺旋度分量的功率谱中存在显着的周期性可以作为一个有价值的耀斑的前兆。
2020-06-13 astro-ph.SR
Evidence of Magnetic Helicity in Emerging Flux and Associated Flare
本文的目的是看一个新兴的活动区的磁螺旋度结构，并表明，无论是出现和耀斑签名是一致的磁螺旋度相同的符号。本文对2003年5月27日发生在活动区NOAA 10365的一次M1.6级耀斑进行了多波长分析。光球层中的发散流型和磁场的“舌”形，具有拉长的极性，这高度暗示了扭曲通量管的出现。这些舌头的方向表明出现了一个通量管与右手扭曲，即积极的磁螺旋。色球层中的耀斑特征是由Meudon太阳塔中的MSDP摄谱仪在H-α和TRACE在1600 A中观察到的条带。这些条带呈“J”形，并沿反转线移动。这些带状物的图案表明，耀斑是由正螺旋度的扭曲通量管下方日冕高度的磁重联触发的，对应于观测到的出现。这是第一次在观测中清楚地发现通过光球和耀斑带的新兴通量之间的一致性。另一种类型的带状观测期间耀斑在周边的活动区的MSDP和SOHO/EIT的存在有关的零点，这是发现高的日冕中的位场外推。我们讨论了这些二次增亮的解释方面的“突破”模型和等离子体压缩/加热大规模separatrices。
2009-06-06 astro-ph.SR
Complex Magnetic Evolution and Magnetic Helicity in the Solar Atmosphere
太阳大气是由大尺度磁场统一而成的单一系统。在一个地方发生的磁场拓扑变化可能会对其他地方，甚至是偏远地区的日冕加热和喷发产生影响。日冕磁场也在太阳光球层/对流层上部的磁螺旋度向行星际空间的传输中起作用。我们讨论了与日冕是一个全球性互联系统的某些方面有关的观测证据，即，新通量出现导致的大规模日冕加热、新通量出现引发的磁拓扑结构变化导致的色球暗条爆发、螺旋度通过光球层传输的太阳黑子旋转表现、以及能量从太阳光度重新分配到发电机对太阳辐照度周期变化的潜在影响。
2013-02-02 astro-ph.SR
The photospheric energy and helicity budgets of the flux-injection hypothesis
驱动日冕物质抛射（CME）的通量注入假说需要大量的磁能和螺旋度通量通过光球的传输伴随着爆发。在磁流体力学近似下，这些通量是由扭曲的磁场和/或光球中的通量出现产生的。2000年9月12日观测到的日冕物质抛射轨迹，用通量绳模型拟合，约束了能量和螺旋度预算，以检验通量注入假说。最佳的速度配置文件的几个驱动方案估计通过最小化光球等离子体速度的圆柱对称的磁通量绳磁场的磁通量预算所需的磁通量绳模型。理想的通量注入，只涉及通量出现，需要在6 × 10^8 km^2的面积上，有超过太阳逃逸速度617 km/s的高超音速上升流，才能满足通量绳模型的能量和螺旋度预算。这些估计进行了比较，磁场和多普勒测量从太阳日光层天文台/迈克尔逊多普勒成像仪在2000年9月12日在CME的脚点。观测到的多普勒信号不足以解释通量注入假设所需的能量和螺旋度预算。
2010-03-31 astro-ph.SR
Formation of a Magnetic Flux Rope Prior to the Eruption: Insight from a Radiative MHD Simulation of Active Region Emergence
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（教育部现代天文学和天体物理重点实验室（南京大学））；Astronomical Observatory, Kyoto University（京都大学天文台）；Institute for Space-Earth Environmental Research, Nagoya University（名古屋大学地球·宇宙环境研究所）
通过辐射磁流体动力学模拟，发现磁通量抵消主导磁绳形成，其源于活跃区域演化中的磁场重组过程。
2025-12-16 astro-ph.SR
A comparative study of solar flux emergence and eruptivity in simulations of horizontal versus toroidal magnetic fields
Department of Physics, University of Ioannina（约阿尼纳大学物理系）
通过3D MHD模拟比较水平与环形磁通管在相同初始参数下的演化，发现环形管虽浮现较晚但产生更多爆发喷流，因其维持日冕轴向磁通供应；水平管则脉冲式注入磁通和能量，活动强但短暂。
2026-06-18 astro-ph.SR
Intermittency spectra of current helicity in solar active regions
分析了太阳活动区电流螺旋度的空间分布。本文比较了三种不同仪器（SDO/HMI太阳动力学观测站日震和磁成像仪、Hinode太阳光谱偏振仪和中国怀柔太阳观测站太阳磁场望远镜）的当前螺旋度图。比较结果表明，从星载仪器得到的磁图之间有很好的相关性，从SDO/HMI和HSOS/SMFT矢量磁图得到的磁图之间有中等程度的相关性。结果表明，所得到的图真实地反映了活动区螺旋度的空间分布。分析电流螺旋度的不稳定性，传统上采用高阶结构函数和平坦函数的方法。平坦度函数在一定尺度范围内的斜率-平坦度指数-是对平坦度的度量。使用3个AR（NOAA 11158、12494和12673）的SDO/HMI矢量磁图来计算平坦度指数时间变化。在观测期间，所有三个AR都出现了新的磁通量。平坦度指数表明，在新焊剂出现前12-20小时，不透明度增加。我们认为，这种行为可以表明，亚光球破碎或变形的前存在的电流系统出现的磁通量。
2018-08-01 astro-ph.SR
Energy Build-up and Triggering Leading to a M1.5 Flare on 1 August 2014
太阳耀斑的能量储存和触发机制对于理解太阳活动具有重要意义。我们分析了2014年8月1日在活动区NOAA 12127（SOL 2014 -08- 01 T18：13）中M1.5耀斑的多波长观测。在爆发前主要能量释放区的正磁场中存在明显的大尺度黑子旋转，其旋转既有顺时针方向的，也有逆时针方向的。耀斑前光球层磁螺旋度的注入。耀斑后螺旋度注入的符号反转。结果表明，大尺度（$\approx$ 1天）和小尺度（$\approx$ 1 ~ 2小时）的持续性磁通量突现都与耀斑有关。我们认为大尺度的磁通出射、螺旋度注入和太阳黑子自转是耀斑能量积累的主要原因，而小尺度的磁通出射则是触发耀斑的关键因素。
2019-02-01 astro-ph.SR
Naked emergence of an anti-Hale active region I. Overall evolution and magnetic properties
{In为了理解活动区的出现，我们研究了2018年8月24日至25日期间裸露的反Hale活动区的出现过程和磁性。利用太阳动力学天文台和新真空太阳望远镜上的日震和磁成像仪的观测资料，计算了活动区形成过程中不同的演化参数（如极距、倾角）和磁参数（如垂直电流、无力参数、相对磁螺旋度）。利用这些计算的参数和一些合理的假设，我们使用两种不同的方法来估计活动区的扭曲。{The磁通量和磁极间距继续增加，而倾斜角在有源区出现期间呈现减小的模式。极间距的增加主要是由于在经度方向上的增强。在活动区出现的过程中，磁极间距与总磁通呈幂律关系。另一方面，它被发现，正和负的电流增加相等，平均通量加权无力参数$\tilde α$几乎始终保持正值，在$\sim$ 10 $^{-8}$ m $^{-1}$的顺序。相对磁螺旋度主要由切变项贡献，而切变项的相对磁螺旋度注入通量在爆发后期改变了符号。在活性区出现期间，整个活性区的扭曲数保持在10 $^{-1}$圈的数量级。{We发现低扭曲度的磁通量管也能进入太阳大气。
2021-06-05 astro-ph.SR
Turbulent convection as a significant hidden provider of magnetic helicity in solar eruptions
本文通过深对流区磁通量浮现的数值模拟，揭示湍流对流可使无扭缠磁通量稳定到达太阳表面形成黑子，并通过湍流扭缠注入可观磁螺度，从而为太阳耀斑爆发提供隐藏的螺度来源。
2023-05-30 astro-ph.SR physics.space-ph
The kinetic helicity needed to drive large-scale dynamos
当湍流是螺旋形的并且如果畴足够大以使$α$效应支配湍流扩散时，已知通过所谓的$α$效应可以在与湍流涡旋的尺度相比更大的尺度上产生磁场。使用三维湍流模拟，我们表明，所产生的平均磁场的饱和状态的能量与归一化螺旋度的产品和域尺度的比值，以涡尺度线性增加，提供这个产品超过一个临界值的团结。这意味着，大规模的发电机行动开始时，归一化的螺旋度大于反尺度比。我们的研究结果表明，小规模发电机行动的出现并没有任何显着的影响，大规模发电机。Pietarila Graham等人（2012，Phys. Rev. E85，066406）最近发现的较小的最小螺旋度可能是由于在大磁雷诺数下小尺度发电机作用的开始而引起的伪影。然而，当动力学螺旋度很小时，大规模发电机作用的开始是难以建立的。他们使用了具有时间相关相位的ABC流，而不是随机强迫。我们表明，这种发电机饱和过早的方式，让人想起内部磁螺旋通量的非均匀发电机。此外，即使对于非常低的分数螺旋度，这样的发电机显示大规模的领域，改变方向，这是不典型的湍流发电机。
2013-11-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Convective Magnetic Flux Emergence Simulations from the Deep Solar Interior to the Photosphere: Comprehensive Study of Flux Tube Twist
本研究使用R2D2代码模拟磁通量管浮现，系统调查初始磁扭转的影响，发现扭转过弱导致黑子难以维持，扭转过强则使磁螺旋度远超观测，表明扭折不稳定性可能不是形成高耀斑产率活动区的情景。
2024-09-23 astro-ph.SR
Direct Measurements of Magnetic Twist in the Solar Corona
本文研究了日冕磁螺旋度的演化。我们比较了日冕中与磁螺旋度有关的量的变化率与穿过光球的磁螺旋度通量的变化率，发现这两个变化率是相似的。这提供了观测证据，表明穿过光球的螺旋度通量确实是在太阳日冕出现期间驱动螺旋度变化的原因。为了估计日冕螺旋度，我们既不假设一个严格的线性无力场，也不试图构建一个非线性无力场。对于极紫外线（EUV）中明显的每个日冕环，我们找到线性无力场的最佳匹配线，并允许每条线的扭曲参数α不同。在Malanushenko et.等（2009年）。该研究的对象是出现并快速旋转AR 9004超过约80小时。作为日冕螺旋度的替代，我们使用了在许多重建的磁场线上平均的量<alpha_i*L_i/2>。我们认为它近似与“通量归一化”螺旋度H/Phi ^[2]成正比，其中H是螺旋度，Phi是活动区的总封闭磁通量。日冕中这些量的时间变化率约为0.021 rad/hr，这与Longcope等人用其他方法得到的同一区域的估计值是一致的。等人（2007），他估计归一化螺旋度的通量约为0.016 rad/hr。
2012-02-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Very fast helicity injection leading to critically stable state and large eruptive activity in solar active region NOAA 12673
利用太阳动力学观测站的光球磁场和日冕观测资料，研究了12673活动区日冕非位磁结构的形成和爆发。由跟踪的矢量磁图得到的速度场表明，磁通区围绕极性反转线（PIL）的持续剪切和会聚运动。一个主要的螺旋度注入发生在快速通量出现与非常快的通量出现阶段一致。虽然这个螺旋度通量在9月4日之前建立了S形，但在后来的演变中，持续的剪切和会聚运动所产生的螺旋度注入有助于S形的维持和其核心场的扭曲，这是超过扭曲临界值后爆发的通量绳的表现。此外，剪切PIL段的总长度与非中和电流相关，并根据磁通绳模型在两个极性区域中保持较高的值作为AR喷发能力的标志。模拟的磁场定性地再现了S形结构，其捕获了主要特征，如作为磁通绳的扭曲芯磁通，以及在PIL中间连接的钩形部分。对准分界线层的研究表明，围绕磁绳的剪切拱圈在9月4日至6日期间处于临界稳定状态，其冕高增加了一倍。虽然证明了快速注入的螺旋度每单位通量作为严重的空间天气事件的关键因素，这项研究解释了形成的通量绳和经常性的爆发性质的AR的临界稳定状态的剪切拱廊早在9月6日。
2019-01-27 astro-ph.SR
Magnetic helicity and energy budgets of jet events from an emerging solar active region
本文基于SDO/HMI矢量磁图计算新兴太阳活动区磁螺度与自由磁能收支，发现八次喷流事件对应局部峰值，并首次估算其螺度和自由磁能变化，表明喷流可显著影响活动区磁能演化。
2024-09-05 astro-ph.SR
The writhe of helical structures in the solar corona
螺旋度是磁场的一个基本性质，在理想MHD中是守恒的。在磁绳拓扑中，它由扭曲螺旋度和扭动螺旋度组成。尽管螺旋结构在太阳大气层中很常见，但人们对它们的形状如何与扭动有关，扭动中包含的螺旋度的比例，以及当它们爆发时，扭曲和扭动之间交换了多少螺旋度知之甚少。在这里，我们进行定量调查，这些问题有关的日冕通量绳。将曲线的扭转分解为局部和非局部分量，大大简化了计算。我们用它来研究扭振与螺旋线投影S形的关系，并在磁绳不稳定性的数值模拟中测量扭振和扭振。结果进行了讨论方面的灯丝喷发和日冕物质抛射（CME）。我们的结论是，扭动是有用的解释S形日冕结构和约束模型的爆发。
2010-04-22 astro-ph.SR
Studying the transfer of magnetic helicity in solar active regions with the connectivity-based helicity flux density method
在日冕中，磁螺旋度随着等离子体流和穿过光球的磁通量的出现而缓慢而持续地积累，分析磁螺旋度的这种转移是确定其在活动区动力学中作用的关键。基于连通性的螺旋度通量密度方法是近年来发展起来的研究AR中磁螺旋度的二维和三维传输的方法。该方法考虑到磁螺旋度的3D性质，明确地使用知识的磁场连接，这使得它能够忠实地跟踪光球通量的磁螺旋度。由于磁场在日冕中没有测量，因此必须使用从无力磁场外推获得的建模3D解决方案来导出磁连通性。不同的外推方法可以导致明显不同的三维磁场连通性，从而质疑的可靠性的连通性为基础的方法在观测应用。我们解决这些问题，通过应用这种方法的孤立和内部复杂的AR 11158与不同的磁场外推模型。我们表明，基于连通性的计算是强大的不同的外推方法，特别是在识别区域的相反的磁螺旋通量。我们的结论是，基于连通性的方法可以可靠地用于观测分析，是一个很有前途的工具，用于研究转移的磁螺旋在AR和它的耀斑活动。
2017-12-13 astro-ph.SR
Magnetic Helicity of Self-Similar Axisymmetric Force-free Fields
在本文中，我们继续我们的理论研究，解决什么是磁螺旋度积累在太阳日冕的可能后果。我们以前的研究表明，日冕物质抛射（CMEs）是日冕演化的自然产物，是磁螺旋度积累的结果，而磁螺旋度积累也是表面过程（如通量出现）触发CMEs的原因。在这里，我们使用相同的数学方法来研究轴对称幂律无力场的磁螺旋度，但专注于一个家庭的表面磁通分布定义的自相似无力场。轴对称自相似无力场的半解析解使我们能够讨论具有大量累积磁螺旋度的无力场的性质。我们的研究表明，可能有一个绝对的上限上的所有双极轴对称无力场的总磁螺旋度。随着累积磁螺旋度的增加，无力场趋于完全开放，在电流片层周围出现类帕克螺旋结构，这是行星际空间磁螺旋度的证据。在具有相同边界磁通分布的轴对称无力场中，自相似场的总磁螺旋度最大。这可能给出了一个物理原因，为什么自相似场经常被发现在天体，其中磁螺旋度积累大概也发生。
2012-06-12 astro-ph.SR
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
Helicity transport from solar convection zone to interplanetary space
磁螺旋度是描述磁场拓扑的一个物理量。它也是一个守恒量，因为Berger在1984年证明，即使在快速磁重联的情况下，日冕中的总磁螺旋度仍然是守恒的。一般认为，太阳磁场及其螺旋度是由各种发电机过程在对流区产生的。这些场和螺旋度通过光球层传输到日冕，并通过各种过程如日冕物质抛射（CME）和太阳风释放到行星际空间。在这里，我将简要回顾一下我们最近的工作，首先是光球上的螺旋度观测，以及如何通过发电机模型来理解这些观测。我将主要讨论日冕中磁螺旋度积累的可能后果，即磁通量绳的形成，日冕物质抛射作为日冕演化的不可避免的产物而发生，以及作为日冕物质抛射触发器的磁通量涌现。最后，我将讨论行星际空间中的磁场以何种形式容纳太阳发电机过程不断产生的大量磁螺旋度。
2012-11-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Multiwavelength study of a Solar Eruption from AR NOAA 11112 I. Flux Emergence, Sunspot Rotation and Triggering of a Solar Flare
我们分析了2010年10月16日发生在活动区（AR）NOAA 11112附近的一个巨大的暗条系统的M2.9/1 N耀斑的多波长观测。SDO/HMI磁图揭示了耀斑事件前50小时出现的双极（在现有的AR内）。在出现的过程中，双极中的正负黑子都表现出平移和旋转运动。正极性黑子表现出明显的西南/顺时针方向的运动/旋转，并不断推动/滑动周围的相反极性场区。另一方面，负极性太阳黑子向西/逆时针方向移动/旋转。正极性的太阳黑子旋转约70度。在30小时内，而负极性~20 °。10小时内。SDO/AIA 94 EUV图像显示，日冕中出现的通量管与HMI中出现的双极相一致。在耀斑脉冲阶段观测到了一个高速的等离子体团抛射（速度~1197 km/s），这表明出现的正极性黑子与周围的反极性场区发生了磁重联。整个AR显示耀斑事件前的正螺旋度注入。此外，新出现的偶极揭示了负（左手）螺旋性的签名。这些观测结果提供了独特的证据，从光球层以下到日冕高度的扭曲通量管的出现触发耀斑的主要原因是由于出现的正极性黑子与附近的负极性黑子之间的相互作用，通过出现的正极性黑子向负极性黑子的剪切运动。我们的观测结果也有力地支持了这样一种观点，即旋转很可能是由于扭曲磁场的出现，正如最近的模型所提出的那样。
2012-10-12 astro-ph.SR
Determining the Transport of Magnetic Helicity and Free Energy in the Sun's Atmosphere
磁自由能的有效性和磁螺旋度守恒的约束是决定日冕活动的重要因素。直接测量日冕体积中的螺旋度和磁自由能是困难的，但它们的值可以通过测量螺旋度和通过光球的自由能传输率来估计。我们研究这些传输率的拓扑开放系统，如日冕，其中的磁场有一个非零的正常成分在边界处，并推导出一个新的公式螺旋度传输率的边界。此外，我们推导出新的表达式螺旋度运输由于通量出现/淹没与光球水平运动。我们的公式的关键特征是它们是明显的规范不变的。我们的结果是有点违反直觉的，只有层状电场产生的表面电位跨边界传输螺旋度，和螺线管电场产生的表面流函数不有助于螺旋度传输。我们讨论这个结果的物理解释。此外，我们推导出的自由能传输率的表达式，并表明，自由能传输跨越边界的必要条件是在表面上存在一个封闭的磁场，表明有电流系统内的体积。我们讨论了这些结果的影响，使用光球矢量磁场和速度场的测量，得出太阳日冕螺旋度和磁自由能，然后可以用来约束和驱动模型的日冕活动。
2019-07-24 astro-ph.SR
Relative magnetic helicity as a diagnostic of solar eruptivity
发现能够确定性地描述太阳活动区喷发状态的明确标准，将导致对空间天气预测的重大改进。使用一系列的数值模拟出现的磁通量绳在磁化日冕，导致喷发或稳定的配置，我们测试几个全球标量的能力，区分喷发和非喷发模拟。从三维磁流体动力学模拟产生的磁场，我们计算和分析的演变的磁通量的磁能和它的分解成潜在的和自由能，相对磁螺旋度和它的分解。与磁通量和磁能不同，磁螺旋度能够明显区分喷发和非喷发模拟。我们发现，载流磁场的磁螺旋度的总的相对螺旋度的比率提出了最高值的喷发模拟，在喷发前的阶段。我们观察到，喷发模拟不具有最高值的总磁螺旋度。在我们的数值研究的框架内，磁能和总的相对螺旋度不对应于良好的喷发代理。我们的研究强调，磁螺旋度的比例诊断非常清楚的爆发潜力，我们的参数模拟。我们的研究表明，基于磁螺旋度的量可能是非常有效的预测太阳爆发。
2017-03-30 astro-ph.SR
New Statistical Topology Theory Predicts Turbulent Magnetic Emergence from the Sun's Interior
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；Beijing University of Technology（北京工业大学）
本文提出并验证了新统计拓扑框架，结合环系综理论推导相关幂律标度，通过32年观测数据分析验证了太阳磁环螺旋度行为，解释了极端太阳活动不可预测性，可应用于多种湍流系统。
2026-08-07 astro-ph.SR
Nature of helicity injection in non-erupting solar active regions
利用\textit{Solar Dynamics Observatory}的时间序列矢量磁场和日冕观测资料，报道了四个新兴活动区（AR）的磁场演化和日冕活动的观测结果。在太阳活动周期24的半球中，AR的主导极性与大多数AR相同。出露后，磁极彼此分离，但没有建立剪切极性反转线。在所有四个AR中，磁场由足点运动驱动，使得在演化的前半部分中的螺旋度注入（$dH/dt$）的符号在观测时间的后半部分中改变为相反的符号。相反螺旋度的连续注入也与平均无力扭转参数（$α_{av}$）的符号一致。此外，在94 π ~和GOES X射线通量的AR的EUV光变曲线揭示了C级以下的耀斑活动。重要的是，白光冠状动脉成像与AIA 94年的AR图像相结合，描述了研究的AR不存在相关的CME。根据最近的报道，这些观测结果表明，具有相反符号磁螺旋度连续注入的AR不利于具有过量日冕螺旋度的扭曲磁绳的形成，因此无法发射CME。这项研究提供了在AR的螺旋度通量演化的特点，参考磁螺旋度的保守性和更多的这样的研究将有助于量化的喷发能力的一个给定的AR。
2022-08-05 astro-ph.SR
Additivity of relative magnetic helicity in finite volumes
相对磁螺旋度是保守的磁流体动力学演化，即使在存在中等电阻率。由于这个原因，它经常被援引为最相关的约束等离子体在复杂系统的动力学演化，如太阳和恒星发电机，光球通量出现，太阳爆发，并在实验室等离子体的弛豫过程。然而，这样的研究通常间接地意味着，在给定的空间域中的相对磁螺旋度可以代数地分裂成组成子体积的螺旋度贡献，即，它是一个附加量。有限数量的非常具体的应用表明，情况并非如此。在理解相对磁螺旋度的非加性方面的进展需要去除限制性假设，以有利于在理论研究和数值应用中都可以使用的一般形式主义。我们推导出的分析规范不变的表达式相邻的有限体积之间的相对磁螺旋度的分区，没有任何假设的体积和接口的形状，或所采用的规范。有限体积中的相对磁螺旋度的非可加性证明在最一般的规范不变的形式主义，并进行了数值验证。更多的限制性假设被采用，以获得已知的具体近似，产生一个统一的观点的可加性问题。作为一个例子，磁通绳嵌入势场的情况表明，在分区方程中的非加性项，一般来说，是不可忽略的。相对螺旋度分配公式可以应用于数值模拟，以精确地量化非加性对复杂物理过程的全球螺旋度收支的影响。
2020-08-03 astro-ph.SR
Disentangling the Entangled Linkages of Relative Magnetic Helicity
本文将相对磁螺旋度表达式扩展为八个规范不变量，通过区分内部和外部电流源，解耦了自螺旋度与互螺旋度的起源域，并提出了新的边界可观测量。
2023-09-14 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
Sunspot rotation. I. A consequence of flux emergence
上下文太阳爆发和高耀斑活动往往伴随着太阳黑子的快速旋转。因此，对太阳黑子旋转和驱动这种运动的机制的研究对于我们了解太阳大气如何获得大量能量释放所需的条件至关重要。目的。我们的目标是演示和调查太阳黑子的旋转在三维数值实验的出现，一个磁通量管，因为它通过太阳内部上升，并出现在大气中。此外，我们试图表明，储存在内部的亚光球扭曲注入到太阳大气中的太阳黑子的一个明确的旋转的手段。方法.利用拉格朗日-重映射程序对三维电阻性磁流体动力学方程组进行了数值求解。我们跟踪出现的环形通量管，因为它通过太阳内部上升，并出现在大气中调查有关的磁场和等离子体的各种数量。结果通过对数值实验的详细分析，我们发现了通量管光球足迹或黑子发生旋转的明显证据。显着的垂直涡动被发现开发的两个极性源后，该领域出现。这些旋转运动被发现离开内部部分的领域untwisted和扭转了大气部分的领域。这是由我们的相对磁螺旋度作为一个显着的内部螺旋度的一部分被输送到大气中的分析。此外，还有大量的磁能输送到大气中。旋转角度也可以通过追踪选定的场线来计算;穿过太阳黑子的场线在实验过程中旋转了353度。
2015-08-10 astro-ph.SR
Solar Cycle Variation of Magnetic Flux Ropes in a Quasi-Static Coronal Evolution Model
太阳日冕中的电流和磁螺旋度的结构与11年周期的太阳活动密切相关，但人们对此知之甚少。作为一种替代传统的无电流的“势场”外推，我们调查的全球日冕磁场，这是非潜在的和时间依赖性的模型，以下的建立和运输的磁螺旋度由于通量出现和大规模的光球运动。这种螺旋性集中成扭曲的磁通量绳，可能会失去平衡而被弹射出去。在这里，我们考虑如何通过这个模型预测的磁结构，特别是通量绳变化的太阳活动周期，根据光球输入数据从周期23的六个时期。通量绳的数量从最小值到最大值增加一倍，遵循光球极性反转线的总长度。然而，磁绳喷射的数量增加了八倍，以下活跃地区的出现率。这与观测到的日冕物质抛射的周期调制大致一致，尽管模拟中抛射的实际速率约为观测事件速率的五分之一。该模型预测，即使在最低限度，差异旋转将产生剪切，非潜在的，在所有纬度的磁结构。
2010-03-24 astro-ph.SR
Initiation of Coronal Mass Ejections in a Global Evolution Model
磁通量绳的平衡失稳是太阳日冕物质抛射（CME）起源的主要候选者。本文的目的是探讨在何种程度上这一机制可以解释启动的CME在全球范围内。本文提出了一个简化的磁流体动力学模型，用以模拟全球日冕磁场随大尺度地表运动产生的磁通出射和剪切的演化。利用全球磁模型中探测磁绳和抛射的自动算法，考虑了1999年177天期间关键模拟参数对磁绳形成和抛射次数的影响。这些关键参数包括活动区出现的磁螺旋度的大小和符号，以及日冕扩散。在模拟中发现的通量绳的数量在任何一个时间波动之间约28和48，持续出现新的双极区域，但没有系统的依赖于这些地区的螺旋度。然而，出现的螺旋度确实会影响磁绳喷射的速率，如果双极出现无扭曲，则其速率从每天0.67倍增加到每天1.28倍。在模拟中的喷射的数量也增加了20%-30%，通过选择出现在每个半球的双极螺旋的多数符号，或通过在日冕中的湍流扩散减半。对于合理的参数选择，该模型产生约50%的观察到的CME率。这表明，形成和失去平衡的磁通绳可能是一个关键因素，在解释观测到的日冕物质抛射的显着部分。
2009-04-28 astro-ph.SR
Observational Study of Recurrent Jets: Evolution of Magnetic Flux, Current, and Helicity
该研究通过多仪器观测分析太阳活动区三个复现爆发式喷流，发现其与光球磁场的浮现、剪切、抵消及能量和螺旋度的积累释放相关，为复现喷流触发机制提供观测证据。
2025-04-15 astro-ph.SR
Observations of Transition from Imbalanced to Balanced Kinetic Alfvénic Turbulence
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校空间科学实验室）；Physics Department, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校物理系）；School of Physics and Electronic Sciences, Changsha University of Science and Technology（长沙理工大学物理与电子科学学院）；LPC2E, CNRS, CNES, University of Orléans（奥尔良大学CNRS/CNES LPC2E研究中心）；International Space Science Institute (ISSI)（国际空间科学研究所）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
帕克太阳探测器观测到日风湍流中磁螺旋度的变化，揭示了动能阿伏伽德罗波从不均衡到平衡的过渡过程。
2026-02-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Predictions of energy and helicity in four major eruptive solar flares
为了更好地理解行星际磁云（MC）的太阳成因，我们模拟了四个大型爆发性太阳耀斑的磁场和拓扑性质，并将它们与观测结果联系起来。我们使用三维最小电流日冕模型\cite{Longcope1996d}和耀斑前光球磁场和耀斑带的观测值导出重连磁通量，耀斑能量，磁绳螺旋度和磁绳极向场的方向。我们比较模型预测的这些数量耀斑和MC观测和估计的不确定性的方法，发现以下。模型预测的重联通量等于或低于从观测到的带状运动推断的重联通量。观测到的和模式的重联通量匹配MC极向通量。预测的磁绳螺旋度匹配MC螺旋度。预测的自由能介于观测能量和估计的总耀斑光度之间。MC的极向场的前缘的方向与AR中的通量绳的极向场而不是全局偶极场对准。这些发现使我们相信，与这四个太阳耀斑有关的磁云是在爆发过程中由低日冕磁重联形成的，而不是日冕中已有结构的爆发或在全球磁场参与下在上日冕中形成的。我们还注意到，由于所有四个耀斑都发生在活动区，没有显著的耀斑前通量出现和取消，我们发现的能量和螺旋度是通过剪切和旋转运动存储的，这足以解释观测到的辐射耀斑能量和MC螺旋度。
2011-04-18 astro-ph.SR
On the origin of the solar hemispherical helicity rules: Simulations of the rise of magnetic flux concentrations in a background field
太阳活动区和太阳黑子被认为是由太阳内部出现的强环形磁通量形成的。这种事件的建模集中在紧凑的磁性实体的动力学上，俗称为“通量管”，通常被认为是嵌入在无场环境中的孤立磁性结构。在本文中，我们表明，放松这种理想化的假设可以导致令人惊讶的不同的动态。我们考虑了在初始静止绝热分层可压缩流体中，嵌入在大尺度填充体积水平场中的管状通量浓度的上升。在前一封信中，我们揭示了一个意想不到的主要结果，即在管底部与背景场对齐的扭曲浓度比相反方向更容易上升（对于某些参数值）。这种偏差导致了一个选择规则，当应用于太阳动力学时，与被称为太阳半球螺旋度规则（SHHR）的观测结果一致。在这里，我们将比前一封信更详细地研究这种选择机制。我们通过模拟探索对参数的依赖性，描绘了选择性上升制度（SRR），其中的偏见。我们提供了一个理论模型来预测和解释模拟动力学。此外，我们创建合成的螺旋度地图从蒙特卡罗模拟模仿SHHR观测，并证明我们的机制解释了所观察到的散射的规则和它的变化在太阳周期。
2021-01-10 astro-ph.SR
On the differences in the periodic behaviour of magnetic helicity flux in flaring active regions with and without X-class events
大型太阳耀斑的观测前兆为今后的业务预报系统提供了基础。在这里，我们研究了14个耀斑（至少有一个X级耀斑）和14个非耀斑（$<$ M5级耀斑）活动区（AR）的归一化出现（EM），剪切（SH）和总（T）磁螺旋度通量分量的演变使用Spaceweather日震磁成像仪活动区补丁矢量磁场数据。所选AR中的每一个都包含一个$δ$型斑点。利用小波分析对这些AR的三个螺旋度分量进行了分析。小波功率谱（WPS）的局部峰值进行了识别和统计研究。我们发现：i）所有EM、SH和T分布的识别的WPS峰的概率密度函数可以用以$\sim$ 3至20小时之间的不同时段为中心的一组高斯函数拟合。ii）在外展和非外展AR的EM剖面中发现的周期分布存在显著差异，而SH和T剖面中没有发现显著差异。（3）在耀斑AR中，短EM/SH/T周期（$<$ 10 h）的分布在耀斑后分为两组，而长EM/SH/T周期（$>$ 10 h）的分布没有变化。iv）当EM周期性不包含谐波时，AR不托管大的能量耀斑。最后，v）T和EM分量中长周期（$\sim$ 20小时）的显著功率可能是大能量耀斑的前兆。
2021-12-11 astro-ph.SR
The Rise of a Magnetic Flux Tube in a Background Field: Solar Helicity Selection Rules
磁场从太阳内部向表面的浮力传输在活动区的出现、太阳黑子的形成和整个太阳发电机中起着重要作用。观测表明，环形通量集中通常被称为“通量管”，从其启动区域上升可能在太阳速跃层向太阳表面由于磁浮力。许多研究都假设存在这样的磁结构，并研究了一个孤立的磁通管在一个静止的，无场的环境中的浮力上升。在这里，他们的形成（克莱恩等2003年，Brummell等2002年）的动机，我们放松后一个假设，并研究了嵌入在一个大规模的极向背景磁场的环形磁通管的崛起。我们发现大尺度背景场的存在严重影响了上升管的动力学特性。一个相对较弱的背景场，低至管强度的6%，可以破坏在没有背景场的情况下会上升的管的上升。令人惊讶的是，具有一个扭曲符号的管的上升被比另一个明显更弱的背景场抑制。这表明了一个潜在的机制，为选择的首选螺旋度的上升和新兴的太阳能管的情况下，是相称的半球形规则的许多功能。
2018-05-22 astro-ph.SR
Recurrent eruptions from the emergence of a toroidal flux tube
本文采用环形磁流管与倾斜环境磁场的磁流体动力学模拟，发现磁通量浮现停止后仍可产生反复喷流，并通过自由能、螺旋度和磁张力演化解释其周期性积累与释放机制。
2025-05-15 astro-ph.SR
Dynamic Coupling of Convective Flows and Magnetic Field during Flux Emergence
为了更好地理解太阳内部与日冕的能量耦合，我们模拟了磁通量绳从太阳对流区到日冕的浮力上升。磁流体动力学模型解决了辐射冷却，日冕加热和电离的物理问题，使我们能够产生一个更真实的太阳大气模型。模拟显示了磁通量在光球层出现并合并形成两个极性相反的大浓度的过程。我们发现，在对流区的大尺度对流运动是至关重要的形成和维持太阳黑子，而在近地层的水平会聚流阻止集中的极性分离。太阳黑子在对流区的足点表现出一致的旋转运动，导致日冕场螺旋度的增加。在这里，对流的局部结构导致相反极性的磁通量与沿极性反转线的剪切流会聚。在磁绳上升过程中，磁能首先通过光球层的出露注入，然后通过水平流输送能量，最后被淹没流潜回对流区。
2011-11-07 astro-ph.SR
The Sun's Non-Potential Corona over Solar Cycle 24
本研究通过磁摩擦模型模拟太阳活动周24的日冕，量化自由能与螺度的活动周演化，提出喷发度量，并揭示活动区内部螺度对喷发模式的关键作用。
2024-05-23 astro-ph.SR
Filament eruption in association with rotational motion near the filament footpoints
灯丝周围的活动区磁场在灯丝的形成、演化和破坏中起着重要作用。我们使用AIA和HMI数据研究了2011年7月8日发生在太阳南半球的一次暗条喷发。暗条位于靠近活动区NOAA 11247的区域，其最西的足点锚定在负极性斑区，最东的足点锚定在正极性斑区。在观测过程中，活动区和谱区都出现了磁通量。在暗条爆发前约一小时，在斑区最西的足点，通量的出现停止了。在暗条的西足点也观察到了数小时的会聚运动。丝有左旋扭曲和净注入的磁螺旋度是积极的，在两个足点。这两个磁螺旋的迹象都是在爆发开始的暗条的西方足点观察到的。此外，逆时针旋转运动观察到的两个足点后，持续了6分钟的爆发过程中的灯丝喷发。新兴的流量，收敛运动和注入相反的磁螺旋度可能是负责不稳定的西足点的暗条，导致爆发。通量管膨胀部分和光球之间的扭矩不平衡可能导致足点区域的旋转，这改变了暗条爆发后注入的磁螺旋度的趋势。
2013-07-27 astro-ph.SR
Formation of Fan-spine Magnetic Topology through Flux Emergence and Subsequent Jet Production
本研究通过CHASE和SDO观测，揭示了磁通量浮现在扇脊拓扑结构形成中的关键作用，并发现迷你暗条在触发同源喷流中的重要性。
2024-02-03 astro-ph.SR physics.space-ph
Observations of a Series of Flares and Associated Jet-like Eruptions Driven by the Emergence of Twisted Magnetic Fields
利用大熊太阳天文台（BBSO）的高分辨率新太阳望远镜（NST）、太阳动力学天文台（SDO）提供的日震和磁成像仪（HMI）磁象图和大气图像组合（AIA）EUV图像，研究了连续4次受限耀斑和随后爆发耀斑的形态和磁特性的时间变化。根据NST/Halalpha和SDO/AIA~304 A的观测结果，我们发现每个耀斑都发展了一个类似于喷流演化的喷流结构：1）出现一个倒Y形喷流，并从其初始位置漂移出去：2）喷流形成一个由许多细线组成的幕状结构，在细线的脚点附近伴随着随后的增亮; 3）在耀斑最大值附近，喷流呈现明显的扭曲结构。HMI数据的分析表明，无论是负磁通量和磁螺旋度已逐渐增加的正极性区域，表明连续注入的磁扭曲之前和期间的一系列耀斑。根据这些结果，我们认为扭曲磁通量的连续出现在产生连续耀斑和发展一系列喷流的过程中起了重要作用。
2015-12-04 astro-ph.SR
Direct Numerical Comparison of Data Driving Strategies for Solar Flux Emergence in Magnetohydrodynamics: B-driving vs E-driving
Sydney Institute for Astronomy, University of Sydney（悉尼大学天体物理研究所）；School of Science, University of Newcastle, Callaghan, Australia（纽卡斯尔大学理学院）；CSIRO Space and Astronomy, P.O. Box 76, Epping, NSW 1710, Australia（澳大利亚联邦科学与工业研究组织空间与天文部）
该研究在Athena++中对比B驱动与E驱动两种数据驱动策略，经数值实验评估边界磁通量等指标，发现E驱动的复现效果优于B驱动，且更准确简单。
2026-10-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph
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
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
Evidence of Twisted flux-tube Emergence in Active Regions
在双极活动区（AR）的出现阶段观察到延长的磁极性。这些扩展的功能，称为磁舌，被解释为在形成AR的环形磁通管中的磁通量的方位角分量的结果。我们开发了一种新的系统和用户独立的方法来识别AR舌头。我们的方法是基于确定和分析的AR主极性反转线（PIL）的演变。通过测量PIL方向和与AR主双极轴正交的方向之间的锐角[ tau]来量化舌片的影响。我们应用一个简单的模型来模拟双极AR的出现。该模型使我们能够解释磁舌对表征AR的参数（例如，PIL倾角和倾斜角及其演变）的影响。在这个理想化的运动涌现模型中，τ是扭曲度的单调递增函数，并且与磁螺旋度具有相同的符号。我们系统地将我们的程序应用于一组双极AR，观察出现在视线磁图超过八年。对于大多数研究的情况下，舌头只有一个小的影响AR倾斜角，因为舌头有一个更低的磁通量比更集中的主极性。从观测到的演化的τ，校正的倾斜角的时间演变和AR完全出现时，其最终值，我们估计的平均数量的匝数在subphotospherically新兴的通量绳。除一个外，41个观测到的AR值均低于1。这表明亚光球层的磁通绳通常具有较低的扭曲量，即高度扭曲的磁通管是罕见的。我们的研究结果表明，PIL的演变是一个强大的指标存在的舌头和限制的数额扭曲新兴磁通管
2015-05-07 astro-ph.SR
Comparative Study of Data-driven Solar Coronal Field Models Using a Flux Emergence Simulation as a Ground-truth Data Set
为了更好地了解日冕磁场以及耀斑和日冕物质抛射等动力学活动，测量日冕磁场的时间演化和准确估算磁场能量是至关重要的。最近，一种新的建模技术，称为数据驱动的日冕场模型，其中的磁场的时间演化是由一系列的光球磁场和速度场的地图驱动，已被开发和揭示的耀斑生产活动区的动力学。在这里，我们报告的第一个定性和定量评估不同的数据驱动的模型使用磁通量出现模拟作为一个真值（GT）的数据集。我们比较了GT场与由四种数据驱动算法从GT光球场重建的场。据发现，至少，在所有的日冕场模型中再现的磁通绳结构。然而，定量分析结果显示出一定程度的模型依赖性。在大多数情况下，磁能和相对磁螺旋度与GT值相当或至多为GT值的两倍。再生磁通绳具有各种尺寸的S形形状（与GT一致）、垂直站立的磁环或填充结构。观测到的差异可以归因于高度非力自由输入光球场，从日冕场重建，和建模的限制，如背景大气的处理，底部边界设置，和空间分辨率。
2020-01-11 astro-ph.SR
On the resilience of helical magnetic fields to turbulent diffusion and the astrophysical implications
大尺度磁场对湍流扩散敏感的程度对于解释天体物理学中原位大尺度发电机的需要以及观测推断与动能相比的场强是重要的。通过求解各向同性湍流和任意螺旋大尺度场引发的系统中的磁能和磁螺旋度的耦合方程，我们量化了有界或周期性系统的后者的衰减率。与非螺旋磁场相关的能量通过湍流扩散迅速衰减，但螺旋分量的衰减率取决于其磁能与湍流动能的比值是否超过由M_{1,c} =（k_1/k_2）^2给出的临界值，其中k_1和k_2是大尺度和强迫尺度的波数。湍流扩散的螺旋领域，以小尺度，而保存磁螺旋度需要在总磁能迅速增加。因此，只有当螺旋场是亚临界时，它们才能如此扩散。当超临界时，大尺度螺旋场缓慢衰减，即使在宏观湍流存在时，也是以由微观物理耗散确定的速率衰减。小尺度磁螺旋度的放大减弱了湍流扩散。两个含义是：（1）支持基于大尺度场的快速湍流扩散的原位大尺度发电机的需要的标准论点需要重新思考，因为只有非螺旋场在封闭系统中如此扩散。然而，边界条件可以提供潜在的途径，快速变化的大规模螺旋场。(2)由于M_{1,c} <<1，对于k_1 <<k_2，长寿命的有序大尺度螺旋场的存在，如河外喷流，并不能保证磁场支配动能。
2015-11-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Simulating the Coronal Evolution of AR 11437 using SDO/HMI Magnetograms
AR 11437的日冕磁场演化是通过应用Mackay等人（2011）的磁摩擦弛豫技术来模拟的。SDO/HMI产生的光球视线磁图序列被用来驱动模拟，并通过一系列非线性无力平衡来不断演化活动区的日冕磁场。模拟在活动区出现的第一阶段开始，以便可以模拟其从出现到衰减的完整演变。模拟结果与SDO/AIA观测结果的比较表明，活动区观测到的日冕演化的许多方面是再现的。特别是，它显示了一个通量绳的存在，它在观测中与剪切日冕环相同的位置形成。观测结果显示，爆发发生在2012年3月17日05：09 UT和10：45 UT，以及2012年3月20日14：31 UT。模拟再现了第一次和第三次喷发，模拟的通量绳喷发大约1和10小时前观察到的喷射，分别。进行参数研究，其中边界和初始条件随着欧姆扩散，超扩散和额外的注入螺旋度的物理效应而变化。当比较模拟时，磁场、自由磁能、相对螺旋度和磁通绳喷发时间的演变没有显著变化。这表明再现AR 11437日冕演化的关键因素是使用视线磁图来驱动日冕磁场的演化。
2017-12-01 astro-ph.SR physics.space-ph
