Aims: To study the heating of solar chromospheric magnetic and nonmagnetic regions by acoustic and magnetoacoustic waves, the deposited acoustic-energy flux derived from observations of strong chromospheric lines is compared with the total integrated radiative losses. Methods: A set of 23 quiet-Sun and weak-plage regions were observed in the Mg II k and h lines with the Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS). The deposited acoustic-energy flux was derived from Doppler velocities observed at two different geometrical heights corresponding to the middle and upper chromosphere. A set of scaled nonlocal thermodynamic equilibrium 1D hydrostatic semi-empirical models (obtained by fitting synthetic to observed line profiles) was applied to compute the radiative losses. The characteristics of observed waves were studied by means of a wavelet analysis. Results: Observed waves propagate upward at supersonic speed. In the quiet chromosphere, the deposited acoustic flux is sufficient to balance the radiative losses and maintain the semi-empirical temperatures in the layers under study. In the active-region chromosphere, the comparison shows that the contribution of acoustic-energy flux to the radiative losses is only 10 - 30 %. Conclusions: Acoustic and magnetoacoustic waves play an important role in the chromospheric heating, depositing a main part of their energy in the chromosphere. Acoustic waves compensate for a substantial fraction of the chromospheric radiative losses in quiet regions. In active regions, their contribution is too small to balance the radiative losses and the chromosphere has to be heated by other mechanisms.
Properties of chromospheric evaporation and plasma dynamics of a solar flare from IRIS observations
太阳耀斑色球热等离子体动力学是理解耀斑能量释放和粒子加速机制的关键。2014年6月12日的中等M1.0级耀斑(SOL 2014 -06- 12 T21:12)同时被NASA的界面区域成像光谱仪(IRIS),其他航天器和BBSO的新太阳望远镜(NST)观测到。本文介绍了我们的调查的第一部分集中在IRIS数据的分析。对IRIS不同谱线的观测资料进行分析,发现耀斑前色球物质中存在一个速度约为100 km/s的强红移喷流。强的非热发射的C II k 1334.5 A线,形成于色球-日冕过渡区,在脉冲阶段的开始时,在几个小的(与~1 arcsec的大小)点观察。还发现C Ⅱ k线在脉冲相之前、期间和之后都发生了跨越耀斑区的红移。Fe XXI 1354.1 A谱线中的热(1.1 MK)等离子体的积分发射峰在较低温度C II k的积分发射峰之后约5分钟被检测到。一个强大的蓝移的Fe XXI线在整个耀斑区域对应的热色球等离子体的蒸发流的速度为50公里/秒。对拉马迪高能太阳光谱成像仪(RHESSI)数据的进一步分析支持这样一种观点,即IRIS观测到的上色球层动态具有“温和”蒸发的特征,这是由加速电子和耀斑能量释放点的热通量加热太阳色球层驱动的。
Internetwork chromospheric bright grains observed with IRIS
界面区域成像光谱仪(IRIS)揭示了小规模的快速增亮,其形式是遍布冕洞和安静太阳的明亮颗粒。这些明亮的颗粒是用IRIS 1330 μ m、1400 μ m和2796 μ m狭缝颚式过滤器看到的。我们结合协调观测与IRIS和从地面与瑞典1米太阳望远镜(SST),使我们有色球(Ca II 8542 <$,Ca II H 3968 <$,Hα和Mg II k 2796 <$)和过渡区(C II 1334 nm,Si IV 1402)光谱成像,以及Fe I 6302 nm的高空间(0.33”)、时间和光谱分辨率的单波长斯托克斯图。我们的结论是,IRIS缝颚颗粒是所谓的声学颗粒的对应物,即,这是由非磁性环境中的色球声波引起的。我们比较狭缝颚图像与光谱从IRIS摄谱仪。我们的结论是,在2796年的狭缝颚式过滤器的晶粒强度来自Mg II K核心和翅膀。在C II和Si IV线的信号是太弱,以解释在1300年和1400年的狭缝颚图像中的颗粒的存在,我们得出结论,在这些通带中的颗粒信号主要来自连续。即使很弱,在IRIS C II光谱中也经常可以检测到声学颗粒的特征冲击信号。对于某些颗粒,可以在IRIS Si IV中找到光谱特征。这表明向上传播的声波有时会一直到达过渡区。
Tracing the Chromospheric and Coronal Magnetic Field with AIA, IRIS, IBIS, and ROSA Data
本研究的目的是探讨活动区的磁模拟的色球图像的适用性。我们使用高分辨率的图像(0.1 "),来自Ca II 8542 A线的干涉二维光谱仪(IBIS),H-α 6563 A线的太阳大气快速振荡(ROSA)仪器,2796 A线的界面区成像光谱仪(IRIS),并将这些色球图像得到的非势磁场模型与日冕(171 A等)大气成像组件(AIA)图像得到的非势磁场模型进行了比较。和色球层(304 A)波长。曲线-线性结构自动跟踪在这些图像中的OCCRENT-2代码,我们向前拟合磁场线计算的垂直电流近似非线性力自由场(VCA-NLFFF)代码。我们发现色球图像:(1)显示出清晰的曲线-线性结构(2)这些曲线-线性结构通过约4 - 7度的中值未对准角与最佳拟合解场对准;(3)由日冕资料计算的自由能可能低估由色球资料计算的自由能约2 - 4倍,(4)色球特征的高度范围仅限于h~4000 $ km, while coronal features are detected up to h ~ 35,000$ km,(5)等离子体β参数为β~10 ^(-5)-10 ^(-1)。我们的结论是,色球图像揭示了重要的磁结构,是互补的日冕图像,需要包括在全面的磁场模型,一个追求,是不适应标准NLFFF代码。
IRIS Burst Spectra Co-Spatial To A Quiet-Sun Ellerman-Like Brightening
埃勒曼炸弹(EB)在过去的二十年里得到了广泛的研究;然而,直到最近才在安静的太阳中观察到这些事件的对应物。本文的目的是进一步了解小规模的安静太阳Ellerman样增亮(QSEBs)通过研究他们的光谱特征,包括调查是否与一些EB相关的热签名也是可见的任何QSEBs的空间。我们结合H $α$和Ca II $8542$在太阳边缘的光谱和成像数据采样的接口区域成像光谱仪(IRIS)。鉴定出21个QSEB,其平均寿命、长度和宽度分别测量为大约$120$“、$0.63$“和$0.35$“。其中三个QSEBs显示出明确的重复燃烧,通过他们的生命周期,在活动区(AR)的EB的行为。在SDO/AIA $1600$和IRIS裂隙颌成像仪$1400$的数据中,该样本中的两个QSEB与发射增加共空间发生,然而,这些强度增加小于与EB共空间报告的强度增加。一个QSEB在其寿命期间也被IRIS狭缝取样,显示Si IV $1393$和Si IV $1403$核心以及C II和Mg II线翼的强度增加,类似于IRIS爆发(IB)。使用RADYN模拟,我们无法重现所观察到的QSEB H $α$和钙II $8542$的轮廓线离开QSEB的温度分层的问题开放。我们的研究结果表明,一些QSEBs可以加热到过渡区的温度,这表明IB配置文件应在整个安静的太阳。
Properties of the C II 1334 Å line in Coronal Hole and Quiet Sun as observed by IRIS
在日冕温度下,与宁静太阳(QS)相比,冕洞(CH)具有减弱的强度和净蓝移。在过渡区的温度,这样的差异是获得相同的光球绝对磁通量密度($\vert$ B $\vert$)的区域。在这项工作中,我们使用的光谱测量的界面区域成像光谱仪(IRIS)的\car 1334~ 1334线,在色球温度下形成的,调查的强度,多普勒频移,线宽,偏斜,和过剩峰度的变化与$\vert$ B $\vert$。我们发现,对于CH和QS,强度、多普勒频移和线宽随着$\vert$ B $\vert$而增加。对于具有相同$\vert$ B $\vert$的区域,CH显示强度不足和总宽度超过QS。对于仅具有上升流的像素,CH示出超过QS的过量上升流,而对于仅具有下降流的像素,CH示出超过QS的过量下降流,其在$\vert$ B $\vert$ $\le$ 40处停止存在。最后,发现光谱轮廓比高斯更偏斜和平坦,CH和QS之间没有差异。这些结果对于理解CH和QS中大气的加热,包括太阳风的形成是很重要的,并为太阳大气的建模提供了进一步的限制。
Active chromospheric fibril singularity: Coordinated observations from Solar Orbiter, SST, and IRIS
University of Oslo(奥斯陆大学);NASA Goddard Space Flight Center(美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心);George Mason University(乔治梅森大学);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);Stockholm University(斯德哥尔摩大学);Statkraft AS(Statkraft公司)
The Formation of IRIS diagnostics. IV. The Mg II triplet lines as a new diagnostic for lower chromospheric heating
在h&k线周围的区域存在Mg II的三条次级线。在太阳光谱中,这些谱线主要出现在吸收谱线中,但在某些情况下也会变成发射谱线。这项工作的目的是研究这种三联体的形成,并调查它们可能带来的任何诊断价值。使用3D辐射磁流体动力学模拟安静的太阳和耀斑通量出现,我们合成光谱,并调查光谱特征如何响应底层大气。我们发现,发射线是罕见的,通常是由较低的色球(1500 K以上,电子密度高于10 $^{18}$ m $^{-3}$)的温度急剧上升。在这两种模拟中,谱线对柱质量>= 5 e-4 g cm $^{-2}$时发生的温度升高敏感。另外的信息也可以从峰翼比和谱线轮廓的形状中推断出来。使用NASA的界面区域成像光谱仪的观测结果,我们发现吸收和发射线轮廓与合成光谱具有相似的形状,这表明这些线代表了一个有用的诊断,补充了MgII h&k线。
Basal Chromospheric Flux and Maunder Minimum-type Stars: The quiet-Sun Chromosphere as a Universal Phenomenon
目的:我们证明了不活跃恒星(太阳型和巨星)中安静太阳色球层的普遍特征。通过评估主要的物理过程,我们揭示了一些常见的观测现象。方法:我们讨论了太阳能Mt的测量。Wilson S-指数,由汉堡机器人望远镜获得的极端最低年2009年前后,并比较建立色球基底Ca II K线通量的Mt。威尔逊S指数数据的不活跃(“平坦活动”)恒星,包括巨星。结果如下:在2009年异常深和扩展的活动最低期间,太阳达到的S指数值比以前观测到的任何最低值都要低得多。在几个短暂的时期内,太阳正好与不活跃(“平坦”,假定的蒙德极小型)太阳类似物的S指数重合。同时,太阳可见表面也没有任何谱斑或剩余的弱活动区。对应的最小Ca II K流量的安静的太阳和推定的蒙德极小型恒星在山。Wilson样品的观测结果与相应的Ca II K色球基底通量极限一致。结论:太阳色球层平静是不活跃恒星的普遍现象。它的混合极性磁场,由当地的“快速”湍流发电机产生,最终为不活跃恒星中观察到的最小软X射线发射提供了一个自然的解释。给定这样一个局部发电机也适用于巨大的色球,尽管是在更大的长度尺度上,即,l ~ R/g,其中R和g分别为恒星半径和表面重力,巨针状现象的存在和机械能沿通量管向冷星风加速区的引导现已成为可追踪的。
在过去的5年里,太阳色球层的数值模拟变得越来越现实。然而,许多观察到的色球结构和行为没有再现。目前的模型没有显示Ca II 8542中的原纤维,也没有再现Ca II 8542的平分线。从模型中计算出的紧急H-α线核心强度显示出颗粒化,而不是色球冲击或原纤维。我讨论了这些不足之处,并推测应该包括哪些物理学来减轻这些缺点。
Rotating Network Jets in the quiet Sun as Observed by IRIS
目的。我们对网络喷流进行了详细的观测分析,以了解它们的运动学,旋转运动和潜在的触发机制。我们分析了安静太阳(QS)的数据。方法.利用IRIS高分辨率成像和光谱观测资料(SJI:Si iv 1400.0 μ m,Raster:Si iv 1393.75 μ m)分析了过渡区(TR)内无所不在的旋转网络喷流。此外,我们还使用了大气成像组件(AIA)机载太阳动态观测(SDO)的观测。结果对51个网络射流进行了统计分析,以了解它们的各种平均特性,例如,视速度(140.16+/-39.41 km/s)、长度(3.16+/-1.18 Mm)、寿命(105.49+/-51.75 s)。Si iv 1393.75高斯线具有次级分量以及其主高斯线,其是由于高速等离子体流(即,网络喷气机)。这些喷流的多普勒速度变化(即,一个边缘上的蓝移和另一个边缘上的红移)表示存在遗传的旋转运动。统计分析预测平均旋转速度(即,\delV)为49.56 km/s。与其他类型的太阳喷流相比,网络喷流具有较高的角速度。结论.网络喷流的特征在TR谱线中根据Si iv 1393.75谱线的次级分量继承。网络喷流的旋转运动是普遍存在的,这是首次报道这类喷流的特征。磁重联似乎是形成这些网络喷流的最有利机制。
Chromospheric heating due to cancellation of quiet Sun internetwork fields
太阳色球层的加热一直是太阳物理学中最重要的问题之一。我们目前的理解是,小规模互联网(IN)磁场作为一种加热剂发挥了重要作用。事实上,光球层中IN磁性元素的抵消可以在色球层和过渡区产生短暂的增亮。这些明亮的结构可能是能量释放和等离子体加热的标志,可能是由IN场线的磁重联驱动的。虽然单个事件预计不会释放大量的能量,但它们对色球层的全球贡献可能是显着的,因为它们在安静的太阳区域无处不在。在本文中,我们研究取消的IN元素,并分析其对平静的太阳大气的能量学和动力学的影响。我们使用高分辨率,多波长,协调观测获得的接口区域成像光谱仪(IRIS)和瑞典1米太阳望远镜(SST),以确定取消的IN磁通量补丁,并遵循其演变。我们发现,平均而言,这些事件在光球层中的寿命约为3分钟,在色球层和/或过渡区中的寿命约为12分钟。采用多线反演的Mg II H & K线,我们表明,取消产生清晰的签名加热在高层大气层。然而,在SST所能达到的分辨率和灵敏度下,它们的数密度似乎仍然低一个数量级,无法解释全球色球加热。
Spectroscopic Observations of Magnetic Reconnection and Chromospheric Evaporation in an X-shaped Solar Flare
我们提出了在一个非典型的X形耀斑(SOL 2014 -11- 09 T15:32)期间,由界面区域成像光谱仪(IRIS)观测到的不同位置的不同紫外光谱特性的观测结果。在这个耀斑中,出现了四条色球带,并会聚在一个X点,那里有一个分离器被锚定。在X点上方,两组非共面冠状环横向接近并在分离器处重新连接。IRIS狭缝位于X点附近,穿过一些扩口带和环。在分离器附近,Si IV 1402.77 A线表现出明显加宽的线翼,延伸到200 km/s,但线芯没有移动。这些光谱特征表明可能与分离器重连有关的双向流动的存在。而在耀斑带中,热的Fe XXI 1354.08 A谱线出现蓝移,冷的Si IV 1402.77 A,C II 1335.71 A和Mg II 2803.52 A谱线出现明显的红移,红移速度可达80 km/s,这与色球蒸发/凝结的情况相一致。
Determination of the chromospheric quiet network element area index and its variation during 2008-2011
一般认为,谱斑和黑子是太阳辐照度的主要贡献者。太阳上有一些小尺度的结构,它们的中间磁场也可能对太阳辐照度有贡献。目前还没有量化这些小尺度结构对太阳辐照度的贡献以及它在太阳周期中的变化程度。在本文中,我们使用的Ca II K图像从安装在Kodaikanal天文台的望远镜。我们报告了一种方法来分离网络元素的背景结构和plage区域。我们计算了太阳活动周最小阶段和第24周上升阶段的一部分网络元素面积指数的变化。在2008年2月至2011年2月的观测期间,网络元素所占的面积约为太阳盘面的30%,谱斑不到1%。在延长的最小活动期内,观察到网络元件面积指数与2008年网络元件所占面积相比下降了约7%。需要对网络元素面积指数进行长期研究,以了解太阳周期的变化。
Heating signatures in the disk counterparts of solar spicules in IRIS observations
我们使用协调的观测与接口区域成像光谱仪(IRIS)和瑞典1米太阳望远镜(SST),以确定磁盘对应的II型针状体在上色球和过渡区(TR)诊断。这些圆盘对应物早先通过色球层谱线中的短暂不对称性:快速蓝移或红移偏移(RBE或RRE)被识别。我们发现清晰的签名RBE和RRE在Mg II H & K,经常与中央H3和K3吸收功能的不对称性在同时间和空间的H-α光谱分布一致的偏移。我们发现光谱特征的RBE和RRE在C II 1335和1336 A和Si IV 1394和1403 A谱线,并解释这是一个迹象,II型针状体被加热到至少TR温度,支持其他最近的工作。在我们的数据中,这些C II和Si IV光谱信号对于更小的网络区域比对于更扩展的网络区域更弱。在IRIS狭缝颚图像SJI 1330和1400中观察到的扩展网络区域周围的一些明亮特征,最近被确定为网络喷流,可以清楚地连接到我们协调数据中的H-α RBE和/或RRE。我们推测,IRIS SJI 1330和1400图像中网络区域周围的扩散晕的至少一部分可以归因于II型针状体,其在C II和Si IV线中的不透明度不足,从而在这些通带中突出为单一特征。
Multi-wavelength high-resolution observations of a small-scale emerging magnetic flux event and the chromospheric and coronal response
最先进的太阳仪器以前所未有的分辨率揭示了太阳的磁活动。大熊太阳天文台的1.6米新太阳望远镜的观测正在我们对太阳表面结构的理解中迈出下一步。颗粒尺度磁通量的出现和太阳大气的响应是其中的关键研究。作为与美国宇航局IRIS任务联合观测计划的一部分,NST在光球和色球波长上观测了活动区NOAA 11810。SDO和Hinode天基望远镜提供了补充数据。该区域显示了一组太阳孔,在其附近,我们检测到一个小规模的浮力水平磁通量管造成异常颗粒化和与预先存在的环境场在高层大气层的相互作用。随着变形颗粒的膨胀,我们观察到HeI数据中突然出现了一个扩展的激增。IRIS捕捉到了与HeI浪涌相关的热等离子体射流的喷射。SDO/HMI数据揭示了新兴的磁环状结构。Hinode/Ca II H和IRIS滤波图详细描述了太阳色球层下部新出现的磁场的连通性。从这些数据中,我们证实,新兴的通量管的方向几乎垂直于上覆的环境场。然而,新出现的磁场线与预先存在的上覆场的相互作用产生高温发射区域并促进浪涌/射流产生。在喘振/射流喷射的第一迹象之前和之后检测局部加热。我们将结果与之前的观察和理论模型进行比较,并提出了激活等离子体射流/浪涌和限制加热的场景。这一过程在日冕物质流和能量流中起着重要的作用。
Connecting Atmospheric Properties and Synthetic Emission of Shock Waves Using 3D RMHD Simulations of Quiet Sun
我们分析了高分辨率的三维辐射MHD模拟安静的太阳和他们的合成发射特性的冲击波的演变。模拟模型的动态12.8x12.8x15.2 Mm安静的太阳区域(包括5.2 Mm层的上层对流区和10 Mm的大气层从光球到日冕)与初始均匀的垂直磁场为10 G,自然驱动的对流。我们综合了IRIS卫星观测到的Mg II和C II谱线以及SDO/AIA望远镜观测到的EUV辐射。使用RH1.5D辐射转移代码和温度响应函数在数值和仪器分辨率下获得合成观测。我们发现,C II 1334.5 A IRIS线的多普勒速度跳跃和335 A SDO/AIA通道中发射的相对增强是冲击波沉积到日冕中的焓的最佳代理(Kendall的$τ$相关系数分别为0.59和0.38)。在激波传播过程中,谱线的合成发射与极紫外通带是相互关联的。所有研究的冲击大多是流体动力学的(即,水平场携带的磁能是所有事件焓的$\leq{}$ 2.6%),并且在低日冕中具有马赫数> 1.0-1.2。该研究揭示了通过IRIS和SDO/AIA传感观测诊断冲击波进入日冕的能量传输及其其他特性的可能性。
Properties of shock waves in the quiet Sun chromosphere
在宁静太阳中Ca II H和K线的$\mathrm{H_{2V}}$和$\mathrm{K_{2V}}$位置的窄带图像中,短寿命(100秒或更短)、亚弧秒到几个弧秒大小的增强增亮特征被称为亮颗粒。利用瑞典1米太阳望远镜上的CRisp成像分光偏振仪和色球成像分光仪仪器对Fe I 6173 Xe、Ca II 8542 {AA}和Ca II K线中的安静太阳网络区域进行的同时观测,我们使用STockholm反演代码进行了多线非局部热力学平衡反演,以推断时间-变化的分层大气的物理特性,如温度,视线(LOS)速度,和微湍流。明亮晶粒的Ca II K曲线显示$\mathrm{K_{2V}}$峰强度增强,但没有$\mathrm{K_{2R}}$特征。在$\mathrm{K_{2V}}$峰强度最大增强时,我们发现较低色球层(在$\logτ_{500}$ $\simeq$ $-$ 4.2处)温度的平均增强约为1.1 kK,最大增强约为4.5 kK。这些温度升高与上升气流同处一处,上升气流的强度与LOS方向上的$-$ 6 $\mathrm{km\;s^{-1}}$一样强。在$\logτ_{500}$ < $-$ 4.2的色球上层的LOS速度显示出一致的下行流大于$+$ 8 $\mathrm{km\;s^{-1}}$。亮颗粒大气微湍流的反演值在色球层可以忽略不计。这项研究提供了观测证据,以支持解释,在窄…
The Formation of IRIS Diagnostics. IX. The Formation of the C I 135.58 Line in the Solar Atmosphere
C I 135.58谱线位于NASA接口区域成像光谱仪(IRIS)小型探测器任务的波长范围内。在这里,我们研究的形成和诊断潜力,这条线通过非本地热力学平衡建模,采用一维和三维辐射磁流体动力学模型。C I/C II电离平衡强烈地受到Ly-alpha发射的光电离的影响。在C I 135.58线的发射是由复合级联和线形成区域是光学厚占主导地位。谱线的多普勒频移与其谱线形成区的垂直速度密切相关,谱线形成区通常位于1.5 μ m高度。利用IRIS,CI 135.58线通常与O I 135.56线一起观测,从两条线的多普勒频移,我们得到两条线的线形成区之间的速度差。根据Cl/OI线芯强度的比值,我们可以确定Cl和OI形成层之间的距离。结合速度差,可以导出色球中层高度的速度梯度。C I/O I总强度线比与中色球层电子密度的倒数相关。我们的结论是,C I 135.58线本身是一个很好的中间色球层的探针,并与O I 135.56线一起提供更多的信息,这补充了其他强大的色球层诊断IRIS,如Mg II的h和k线和C II线约133.5 nm。