How Small-scale Jet-like Solar Events from Miniature Flux Rope Eruptions Might Produce the Solar Wind
本文提出日冕喷流、小喷流、大喷发和针状体尺度特征同属幂律分布,并由磁通量对消形成迷你暗条/磁通量绳,喷发重联开放磁场后驱动等离子体喷流并产生磁场折返。
2024-01-17 astro-ph.SR physics.space-ph
Small-scale Magnetic Flux Ropes with Field-aligned Flows via the PSP In-situ Observations
由螺旋磁场线形成磁通量绳有时可以保持其形状,同时携带与局部磁场对准的显著等离子体流。我们报告存在这样的结构和静态通量绳应用梯度Shafranov算法的帕克太阳探测器(PSP)在前五次遭遇的原位测量。这些结构被检测到在日心距离,范围从0.13至0.66 AU,在总共4个月的时间内。我们发现,磁绳与磁场对齐的流量,虽然发生更频繁,有某些性质类似的静态磁绳,如结构内的磁场的衰减关系相对于日心距离。此外,这些事件更有可能与磁压力占主导地位的热压力。大约三分之一的事件是在相对快速的太阳风中检测到的。考虑到高Alfvenicity,我们还比较了三次遭遇中确定的之字形尖峰,并解释了它们之间的相互关系。我们发现,当航天器穿越磁通绳状结构时,可以检测到一些曲折。选定的事件的横截面图,通过新的格拉德Shafranov型重建。最后讨论了内日球层磁通量绳结构的可能演化。
2021-05-17 astro-ph.SR physics.space-ph
Helicity-conserving relaxation in unstable and merging magnetic flux ropes
本文研究磁通量绳因理想扭结不稳定性及相互作用合并而发生的螺旋度守恒弛豫,结合三维MHD与测试粒子模拟解释太阳耀斑和球形托卡马克过程。
2023-08-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Formation of Compound Flux Rope by The Merging of Two Filament Channels, Associated Dynamics and its Stability
我们提出了通过合并附近的两个细丝通道,相关的动力学和它的稳定性,发生在2014年1月1日使用多波长数据的复合磁通绳形成的观察。我们还讨论了冷、热等离子体沿新形成的复合磁绳运动的动力学。合并开始于01:21 UT左右,北向暗条的南支与南向暗条的北支相互作用,并持续到01:33 UT左右形成复合磁绳。在合并过程中,冷丝等离子体被加热并开始沿着复合磁通绳的两侧移动,即,向北(约265 km/s)和向南(约118 km/s)。在向北行进约150 Mm的距离后,等离子体变冷,并在02:00 UT后开始向南返回(约14 km/s)。观测结果提供了一个明确的例子,通过合并两个不同的磁通绳和耀斑的发生,通过系绳切割重连的复合磁通绳的形成。然而,复合磁绳在日冕中保持稳定,并进行了有限的喷发。日冕磁场衰减指数的测量表明,暗条和复合磁绳轴都位于稳定域(衰减指数小于1.5)内,这可能是它们稳定的原因。本文还讨论了磁丝手征(左旋)与磁绳螺旋度(正)之间的关系。
2014-09-04 astro-ph.SR
Oscillatory reconnection and waves driven by merging magnetic flux ropes in solar flares
振荡重联是一个被认为是太阳和恒星现象的基础的过程,并且可能在耀斑等瞬变事件中发挥重要作用。耀斑辐射中的准周期脉动(QPP)可能是振荡重联的一种表现,但其内在机制仍不确定。在本文中,我们提出了二维磁流体动力学(MHD)模拟的两个载流磁通量绳与面外磁场进行振荡重联,其中两个磁通绳合并成一个单一的磁通绳。我们发现,振荡重联可以发生本质上没有外部振荡驱动器的磁通绳聚结过程中,这可能会发生在大规模的日冕环相互作用和合并的等离子体团在破碎的电流片。此外,我们表明,径向传播的非线性波产生的磁通绳合并后,由于合并磁通绳的后重联振荡。这些波的行为被发现是几乎独立的初始面外磁场。据估计,通过合并日冕环和合并环顶电流片中的等离子体团发射的波将分别具有90 km/s和900 km/s的典型相速度。这是可能的,在磁绳聚结过程中发射的波的属性可以被用作诊断工具,以确定在聚结区域内的物理参数。
2022-05-06 astro-ph.SR
Two-fluid simulations of driven reconnection in the Mega-Ampere Spherical Tokamak
在等离子体启动的合并压缩方法中,在容器内极向场线圈周围形成两个具有平行环向电流的磁通绳,然后合并形成球形托卡马克等离子体。这种启动方法,用于兆安培球形托卡马克(MAST),研究了高伦德奎斯特数和低等离子体β磁重联实验。在本文中,二维流体模拟,以了解潜在的物理过程,并更好地解释实验数据。这些模拟研究的个人和合并的影响,紧纵横比几何和双流体物理合并。理想的自驱动磁通绳动力学耦合到扩散层物理,导致大范围的现象。对于电阻性MHD模拟,通量绳进入标准化电阻率eta <1 E-5的晃动状态。在霍尔-MHD三个制度被发现的定性行为的电流片,取决于电流片宽度的离子声半径的比率。这些是一个稳定的碰撞制度,一个开放的X点制度,和一个中间制度,是非常不稳定的撕裂型不稳定性。在环形轴对称几何中,合并后的最终态是具有嵌套通量面的MAST类球形托卡马克。它还表明,模拟的1D径向密度分布的演变非常类似于汤姆逊散射电子密度测量MAST。根据环形霍尔-MHD模拟的结果,提出了一个直观的解释测量的密度结构的起源。
2013-08-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic flux ropes within reconnection exhausts close to the centers of heliospheric current sheets near the Sun
Chungbuk National University(忠北国立大学);University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室)
研究通过 Parker 太阳探测器观测日冕电流片附近磁通绳的再连接过程,揭示其形成机制及观测优势。
2025-09-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Evolution, structure and topology of self-generated turbulent reconnection layers
我们提出了一个三维磁流体模拟的两个合并磁通绳展示自生和自持湍流重联(SGTR),是完全三维和快速。SGTR的探索对于理解包括日冕在内的天体物理背景下MHD湍流和磁重联之间的关系至关重要。我们研究了SGTR的途径,并应用新的工具来分析重连层的结构和拓扑结构。模拟从2.5D Sweet-Parker重联到2.5D非线性撕裂,然后动态过渡到最终的SGTR相位,该相位是全局准稳态的。过渡阶段主要由一个大的“猫眼”磁通绳的扭结不稳定性和广泛的随机层的增殖。重联层有两个一般的特征厚度尺度与重联率和不同的一个因素约为6:一个内部规模对应的电流和涡度密度,湍流波动,外流射流,和外部规模与场线随机性。重联层的有效厚度是湍流涨落产生的有效重联电场的内尺度,而不是随机厚度。重联层内的动力学与高度拓扑复杂的磁通绳结构密切相关。磁绳结构和独特的中间区域之间的内核和随机分离(“SGTR翼”)的探索是潜在的关键了解SGTR。本研究最后讨论了类质体介导的SGTR和随机观点之间的明显二元论。
2022-09-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A Closer Look at Small-Scale Magnetic Flux Ropes in the Solar Wind at 1 AU: Results from Improved Automated Detection
本研究提出GPU加速的自动检测算法,基于27年Wind数据识别出51万多个小尺度磁通量绳,发现其密度和填充因子与太阳活动无关,并揭示了其尺度分布和通量标度关系。
2023-11-12 astro-ph.SR physics.space-ph
The self-generation of core fields and electron scattering in flux ropes during magnetic reconnection
University of Maryland(马里兰大学);IREAP, University of Maryland(马里兰大学地球物理与天体物理研究所)
研究通过模拟揭示磁重联过程中磁环内自生成的垂直磁场机制,展示其对电子散射和温度各向异性的影响,并通过观测验证其在地球磁尾中的存在。
2026-03-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Simulation of homologous and cannibalistic Coronal Mass Ejections produced by the emergence of a twisted flux rope into the Solar Corona
我们报告的第一个结果的磁流体动力学(MHD)模拟发展的同源序列的三个日冕物质抛射(CME),并证明他们所谓的同类相食的行为。这些日冕物质抛射起源于扭结不稳定通量绳的重复形成和部分喷发,这是由于扭曲的通量绳穿过下边界持续出现到预先存在的日冕势拱廊场中。模拟结果表明,爆发到前一个CME产生的开放磁场中的CME具有更高的速度。第二个连续的三个CME模拟是吃追赶和合并成一个单一的快速CME退出域之前,与第一个。所有的日冕物质抛射,包括领先的合并日冕物质抛射,在它们离开区域时达到了大约1000公里/秒的速度。每次CME爆发后,在持续的通量出现过程中,扭曲的通量绳的改造自然可以解释X射线观测的S形和“S形下尖点”配置在低日冕源的同源CME重复改造。
2014-10-07 astro-ph.SR
Flux Ropes as Singularities of the Vector Potential
磁通绳是磁场$\textbf{B}$的集中域。由于在这样一个区域之外的$\textbf{B}$被认为是非常小的,所以磁通绳可以被描述为外部矢量势$\textbf{A}$的奇异性的核心,其拓扑不变量是通过绳的磁通量。“拓扑”是指$\oint_C\textbf{A}\cdot\mathrm d\textbf{s}$沿着围绕磁通绳的任何回路$C$测量相同的恒定磁通$Φ$。电流强度是该理论的另一个不变量,但不是拓扑的。我们表明,在这个理论框架中,线性无力场(LFFF)的Lundquist模型和非线性(NLFFF)的Gold-Hoyle模型的磁通绳表现出稳定的解决方案,分布在量子化层的能量增加(无限数量的层在第一种情况下,只有一个层在第二种情况下),每个层是由一组连续的稳定状态。最低的LFFF地层和独特的NLFFF地层在数值上彼此接近,并且以合理的精度匹配航天器穿越磁云收集的数据。其他LFFF层与这些数据完全不匹配。在现阶段,还不可能声称哪种模型更适合磁云数据。我们还详细分析了合并属于同一层的管,与磁螺旋度的守恒,和过渡的一个管从一个层到另一个,它不守恒磁螺旋度。
2014-02-11 astro-ph.SR
Multiwavelength Observations of a Flux Rope Formation by Series of Magnetic Reconnection in the Chromosphere
使用高分辨率的观测,从1.6米的新太阳望远镜(NST)在大熊太阳天文台(BBSO),我们报告的直接证据的合并/重新连接冷H $α$环在色球层在两个同源耀斑(B-和C-类)所造成的剪切运动在两个循环的脚点。这些环之间的重联导致形成了一个不稳定的磁绳,显示出逆时针旋转。磁绳无法达到环面不稳定的高度,未能形成日冕物质抛射。HMI磁图揭示了负/正(N1/P2)极性太阳黑子在相反方向上的旋转,这增加了以N1/P2为基础的磁性结构的右手和左手扭曲。在第一次B6.0耀斑期间甚至之后都观测到快速光球通量抵消(持续时间$\sim$ 20-30分钟,速率$\approx$ 3.44 $\times$ 10 $^{20}$ Mx h $^{-1}$),并持续到第二次C2.3耀斑结束。RHESSI X射线源位于环的合并部位。据我们所知,这样一个明确的相互作用的色球环,随着快速通量抵消还没有报道过。这些高分辨率的观测结果表明,色球圈内的一系列磁重联与非常快速的磁通抵消有关,从而形成了一个小的磁通绳。
2017-03-29 astro-ph.SR
Large-Amplitude Longitudinal Oscillations Triggered by the Merging of Two Solar Filaments: Observations and Magnetic Field Analysis
我们遵循的喷发两个相关的中间灯丝观察H $α$(从龚)和EUV(从SDO/AIA)和由此产生的大振幅纵向振荡的等离子体中的灯丝通道。这些事件发生在2016年1月26日的活动区域AR 12486及其周围。我们对振荡的详细研究表明,振荡的周期约为一小时。在H $α$中,周期随时间减小,并表现出强阻尼。对171~(171)拍象的分析表明,这种振荡有两个阶段,一个是初始的长周期阶段,另一个是随后的短周期振荡。在该波长中,阻尼比H $α$中的阻尼弱。这是观测到的日珥振荡中最大的速度,约为$\mathrm{\, km \, s^{-1}}$。使用SDO/HMI磁图,我们重建的磁场的磁通绳建模的细丝通过使用磁通绳插入方法。应用地震学技术,我们确定了冷等离子体凝聚的场线曲率半径在75-120 μ m范围内,与重建场一致。此外,我们推断出$\ge7$到30高斯的场强,这取决于假设的电子密度;这也与重建的值(8-20高斯)一致。极向通量为零,轴通量为10 $^{20}$至10 $^{21}$ Mx的量级,证实了即使在非活性丝中也存在高剪切。
2017-11-03 astro-ph.SR
Formation of a Magnetic Cloud from the Merging of Two Successive Coronal Mass Ejections
本研究结合多航天器观测,探究2022年3月28日两次连续CME的传播与相互作用,发现二者在到达1AU前完全合并,形成具有右手通量绳结构的类磁云复杂抛射物,揭示了磁云形成的一种新机制。
2024-06-19 astro-ph.SR physics.space-ph
Solar wind rotation rate and shear at coronal hole boundaries, possible consequences for magnetic field inversions
几个航天器进行的现场测量表明,太阳风经常受到快速远离太阳远距离传播的瞬态结构(磁褶、喷流、波、通量绳)的扰动。帕克太阳探测器探测到在小的日心距离上磁场矢量的频繁旋转,伴随着令人惊讶的大太阳风旋转速率。这种磁场弯曲的物理起源,它们在行星际空间中生存的条件,以及它们与太阳风旋转的关系,都还没有被清楚地理解。我们跟踪测量的太阳风流从航天器的位置下降到太阳表面,以确定其潜在的源区,并使用全球MHD模型的日冕和太阳风,将它们与低太阳日冕的旋转状态。我们确定了太阳日冕的区域,其中太阳风的速度和旋转剪切是重要的和长寿命的,可以有利于磁偏转的发展和它们的传播跨越扩展高度的太阳风。我们发现,日冕旋转是高度结构化的,增强的流动剪切发展的边界附近的冕洞和流光,周围和以上的伪流光,即使当这样的边界与太阳旋转的方向对齐。PSP识别的大部分之字形都映射到这些区域,无论是瞬时磁场连通性还是到达航天器的风流轨迹。这些强剪切区域很可能在很远的距离上给太阳风留下印记,并增加慢速太阳风的横向速度变化。模拟和连通性分析表明,它们可能是帕克太阳探测器观察到的曲折和尖峰的来源。
2021-04-16 astro-ph.SR
Formation of a streamer blob via the merger of multiple plasma clumps below 2Rs
本研究通过SOHO/LASCO、GOES/SUVI和SDO/AIA观测,发现2Rs以下三个等离子体团合并形成流媒体团块,由环系统膨胀驱动,并可能触发太阳风中的小尺度扰动。
2024-02-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Sun-to-Earth Characteristics of Two Coronal Mass Ejections Interacting near 1 AU: Formation of a Complex Ejecta and Generation of a Two-Step Geomagnetic Storm
2012年9月30日至10月1日,地球经历了两步地磁风暴。我们结合日光层成像和现场观测,研究了造成磁暴的日冕物质抛射(CME)的日地特征。第一次CME发生在2012年9月25日,是一个缓慢的事件,在整个日地空间中显示出一个几乎不变的速度。第二个事件是在2012年9月27日从太阳发射的,呈现出快速加速,然后快速减速,最后几乎保持恒定的速度,这是快速CME \citep{liu13}的典型日地传播轮廓。这两个CME相互作用接近1天文单位的日光层成像观测预测,并形成了一个复杂的喷出物观察风,与冲击内,增强了预先存在的向南磁场。重建的复杂喷出物与现场数据表明,整体左手磁通绳状配置,与嵌入式凹向外冲击波前,最大磁场强度偏离磁通绳轴和凸向外场线前面的冲击。虽然重建结果与CME-CME相互作用的图像是一致的,但当合并过程完成时,预计会出现磁云状结构,而没有明显的CME相互作用\citep{lugaz14}迹象。
2014-09-10 astro-ph.SR physics.space-ph
Plasma compression in magnetic reconnection regions in the solar corona
有人提出,粒子之间的反弹磁化流收敛在重联区可以加速的一阶费米机制。对这种机制的分析表明,加速粒子的谱指数与重联区内的总等离子体压缩有关,类似于扩散激波加速机制的情况。作为第一步调查费米加速在重联区的效率,在产生硬能谱的粒子在日华,我们探索的程度,可以实现在重联网站的等离子体压缩。特别是,我们的目标是确定强压缩形成的条件。利用二维电阻MHD数值模型,我们考虑了一组磁场配置,其中磁重联可以发生包括哈里斯电流片,无力电流片,和两个合并磁通绳。等离子体参数被认为是日华的特征。数值模拟结果表明,当通过快速热传导或辐射冷却过程有效地消除重联引起的等离子体加热时,在重联区可以形成强等离子体压缩($\geq 4$)。辐射冷却过程在典型的1 MK日冕中可以忽略不计,但在低日冕/过渡区中却起着重要的作用。发现在重联磁零点处,低β等离子体$β\sim 0.01-0.07$中的等离子体压缩预计最强。
2016-04-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Slow Rise and Partial Eruption of a Double-Decker Filament. I Observations and Interpretation
我们研究了一个活跃区的右旋灯丝,这是由两个分支分开的高度约13微米。这种“双层”配置持续了几天前,上分支爆发GOES级M1.0耀斑在2010年8月7日。分析这一演变,我们得到以下主要结果。1)在喷发前的几个小时内,观察到下分支内的细丝间歇性地变亮,向上提升,然后与上分支合并。合并过程为上支贡献了磁通量和电流,导致其准静态上升。2)这种转移可能是上支失去平衡的关键机制,达到了极限通量,可以稳定地保持下来的叠加场或达到阈值的环面不稳定性。3)喷发枝首先由沿极性反转线的反S形变直,然后扭曲成正S形。这显示了左旋螺旋度的转移是以一个扭曲-扭曲-扭曲的顺序进行的。初始扭动转化为磁绳扭转的事实排除了螺旋扭折不稳定性作为喷发的触发过程,但支持主相不稳定性的发生,这确实是由非常强烈的扭动运动所指示的。4)一个硬X射线S形,可能是日冕起源,在相关耀斑的脉冲阶段,在两个原始暗条分支之间的间隙中形成。这支持了一个模型的瞬态S形形成的垂直耀斑电流片。5)左手磁螺旋度推断的右旋灯丝的两个分支。6)两种类型的无力磁配置是兼容的数据,一个双磁通绳平衡和一个单一的磁通绳位于以上的一个环拱廊。
2012-08-15 astro-ph.SR
Hi-C 2.1 Observations of Jetlet-like Events at Edges of Solar Magnetic Network Lane
我们提出了高分辨率,高节奏的观测六个,精细尺度,在磁盘上的喷射状事件观察的高分辨率日冕成像仪2.1(Hi-C 2.1)在其探测火箭飞行。我们将Hi-C 2.1图像与SDO/AIA和IRIS的图像相结合,并利用SDO/HMI的共同对齐的视线磁图研究每个事件的磁性设置。我们发现:(i)所有六个事件都是类似喷流的(具有明显的喷流特性),(ii)所有六个事件都植根于磁网络通道的边缘,(iii)四个类似喷流的事件源于多数极性网络通量和合并少数极性通量之间的通量抵消位点,以及(iv)四个类似喷流的事件在其底部显示出使人联想到日冕喷流中的底部增亮的增亮。六次类似喷气式飞机事件的平均螺旋长度(9,000 $\pm$ 3000 km)比IRIS喷气式飞机(27,000 $\pm$ 8000 km)短三倍。虽然不排除其他生成机制,但观察结果表明,这些事件中至少有四个可能是由微暗条爆发驱动的较大规模日冕喷流和由暗条爆发驱动的更大规模太阳爆发的微型版本。因此,我们建议,我们的Hi-C事件是由一个微小的剪切场通量绳的爆发驱动的,而通量绳场是由通量抵消建立和触发爆发的。
2019-11-06 astro-ph.SR
Statistical Analysis of Minifilament Eruptions Using Full-disk H$α$ Blue-wing Observations at Big Bear Solar Observatory
Institute for Space Weather Sciences, New Jersey Institute of Technology(空间天气科学研究所,新泽西理工学院);Center for Solar-Terrestrial Research, New Jersey Institute of Technology(太阳-地球研究中心,新泽西理工学院)
本研究基于大熊湖太阳天文台的Hα蓝翼观测,开发算法检测微型暗条爆发,统计其发生率、长度等特征,分析其空间分布,探讨其对太阳风小尺度结构的潜在作用。
2026-08-24 astro-ph.SR
Understanding the complex morphology of a CME: multi-view analysis and numerical modeling
针对2022年3月28日单一爆发却呈现双磁通量绳结构的CME,研究结合多视角观测与CORHEL-CME热力学MHD建模,揭示环境磁场在早期演化中塑造其复杂形态的关键作用。
2025-06-10 astro-ph.SR
Are chains of type I radio bursts generated by similar processes as drifting pulsation structures observed during solar flares?
我们提出的例子,这两种类型的爆发,并显示其相似性和差异。然后,链的I型爆发的漂移脉动结构(DPS)的类似模型提出。我们表明,类似的DPS中,链的I型爆发可以产生的碎片磁重联与等离子体团相互作用。为了支持这种新的模型链的I型爆发,我们提出了合并的两个等离子体团到一个更大的等离子体团的DPS的无线电频谱的影响。这一过程也可以解释某些I型爆发链的“波浪状”外观。然后,我们证明了具有“波浪”外观的I型爆发链可以用于估计其源中的磁场强度。我们认为,I型爆发和DPS链的差异主要是由于磁场重联的不同机制。在I型爆发链的情况下,磁重联和等离子体团相互作用在活动区的准分界线层中或多或少处于准饱和状态,而在爆发耀斑的脉冲阶段观察到的DPS的情况下,磁重联和等离子体团相互作用在耀斑磁绳下形成的电流片中,该电流片向上移动并迫使该磁重联。
2017-04-27 astro-ph.SR
The Magnetic Origin of Solar Campfires
太阳营火是最近由太阳轨道器上的极紫外线成像仪(EUI)观测到的精细尺度加热事件。在这里,我们使用EUI 174图像,以及SDO/AIA的EUV图像和SDO/HMI的视线磁图来研究安静日冕中52个随机选择的营火的磁起源。我们发现:(i)营火起源于光球磁网络通道的边缘;(ii)大多数营火位于多数极性磁通量斑块和合并的少数极性磁通斑块之间的中性线上方,磁通抵消率为$\sim$ 10 $^{18}$ Mx hr $^{-1}$ ;(iii)有些营火在同一中性线上重复发生;在绝大多数情况下,营火之前是一个冷等离子体结构,类似于日冕喷流中的微丝;以及尽管许多营火具有“复杂”结构,但大多数营火类似于小规模的喷流、点或环。因此,“营火”是一个通用术语,包括不同类型的小规模太阳动力学特征。它们含有足够的磁能($\sim$ 10 $^{26}$ -10 $^{27}$ erg),可以将太阳大气局部加热到0.5- 2.5 MK。它们的寿命从大约一分钟到一个多小时不等,大多数篝火的寿命为$<$ 10分钟。营火的平均长度和宽度分别为5400 $\pm$ 2500 km和1600 $\pm$ 640 km。我们的观测结果表明:(a)磁通量绳的存在可能在太阳大气中无处不在,而且不仅限于日冕喷流和形成日冕物质抛射的大规模喷发;(b)磁通量抵消是大多数营火形成和触发的基本过程。
2021-10-13 astro-ph.SR
Radio bursts observed during solar eruptive flares and their schematic summary
本综述基于二十多年射电频谱观测与模拟,系统梳理太阳爆发耀斑中的分米波射电暴类型及机制,并提出新的分类示意方案。
2023-07-14 astro-ph.HE astro-ph.SR