Arguments for the physical nature of the triggered ion-acoustic waves observed on the Parker Solar Probe
本文通过考察帕克太阳探针观测到的触发离子声波的13个数据特征,论证其极可能具有自然物理起源而非仪器伪影,为理解太阳附近等离子体中的新型波模及其对太阳风的潜在影响提供了依据。
2023-05-29 astro-ph.SR
Characteristics of acoustic-wave heating in simulations of the quiet Sun chromosphere
本研究通过三维辐射磁流体动力学模拟,揭示了宁静太阳色球层中声波加热的特征,发现接近声截止频率的声波在等离子体-β=1界面有效耗散能量,对色球层能量平衡至关重要。
2025-05-27 astro-ph.SR
EMBER: Machine-Learning Detection of Modulated Ion Acoustic Waves and Associated Core-Electron Heating in the Solar Wind with Parker Solar Probe
School of Physics and Astronomy, University of Minnesota(明尼苏达大学物理与天文学院)
本文提出EMBER系统,通过机器学习检测日风中调制的离子声波及核心电子加热现象,实现高精度识别,具有高召回率和低误报率。
2026-04-30 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
Self-heating and its possible relationship to chromospheric heating in slowly rotating stars
非模态自加热的效率由声波扰动检查。考虑到不同种类的运动学复杂的速度模式,我们表明,在这些非均匀流中产生的非模态不稳定性可能会导致显着放大的声波。随后,粘性耗散的存在抑制了这些放大的波,并导致能量以热的形式传递回背景流;即关闭“自加热”循环,并有助于流型和色球网络作为一个整体的净加热。声学自加热仅取决于运动学上复杂的流动和耗散的存在。本文认为,自加热\textit{may be}与其它非线性机制一起,可能是太阳和其它具有慢自转和扩展对流区的太阳型恒星中色球加热的另一种机制。
2009-09-29 astro-ph.SR
Parallel Electric Fields And Electron Heating Observed In The Young Solar Wind
本研究报道了年轻太阳风18-30太阳半径区间内平行于磁场的低频电场的直接观测结果,证实触发离子声波(TIAW)是该区间主导波动且与电子加热直接相关,否定了该区间持续加热的其他机制。
2025-01-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Heating of a Quiet Region of the Solar Chromosphere by Ion and Neutral Acoustic Waves
使用高分辨率的数值模拟,我们调查的等离子体加热驱动的周期性双流体声波起源于底部的光球和传播到重力分层和部分电离的太阳大气。我们认为离子+电子和中性粒子是通过碰撞力相互作用的独立流体。后者在色球层中起着重要作用,导致短周期波的显着衰减。长周期波本质上不会改变光球层的温度,但它们表现出将一部分能量沉积在色球层的能力。这导致离子温度在几分钟的时间尺度上增加了大约五倍。最有效的加热对应于约30-200 s范围内的波周期,峰值位于80 s处。然而,我们的结论是,对于所选择的驱动程序的振幅等于0.1公里秒$^{-1}$,这种加热是太低,以平衡在色球层的辐射损失。
2019-06-04 astro-ph.SR
Constraining the systematics of (acoustic) wave heating estimates in the solar chromosphere
声波加热被认为对维持太阳色球层在其观测状态所需的能量输入的缺失有很大贡献。通过与三维辐射磁流体动力学(rMHD)\emph{Bifrost}模型的比较,研究了上层光球中声波截止点以上的波向色球层的传播,并解释了紫外和光学光谱观测结果,以限制太阳大气中声波的加热贡献。利用界面区成像光谱仪(IRIS)的坐立凝视观测和干涉二维光谱仪(IBIS)的数据为这项工作提供了观测基础。我们比较了观测与合成观测来自彩虹太阳大气模型。我们的分析的\emph{Bifrost}模拟表明,互联网络和增强网络区域表现出显着不同的波传播特性,这是非常重要的准确的波通量估计。根据我们的观测结果推断的波能通量不足以维持太阳色球层。我们指出,在文献中的建模方法的系统性导致的差异,可以确定这种类型的研究的结论,基于相同的观察。
2023-02-08 astro-ph.SR
IRIS observations of chromospheric heating by acoustic waves in solar quiet and active regions
目的:为了研究声波和磁声波对太阳色球磁区和磁区的加热,将来自强色球线观测的沉积声能通量与总积分辐射损失进行比较。方法:用界面区成像光谱仪(IRIS)在Mg Ⅱ的K线和H线上观测了23个静日区和弱斑区。沉积的声能通量来自多普勒速度观测在两个不同的几何高度对应的中间和上部色球。一组缩放的非局部热力学平衡一维流体静力学半经验模型(通过拟合合成观测线轮廓获得)被施加到计算辐射损失。用小波分析方法研究了观测波的特征。结果:观察到的波以超声速向上传播。在安静的色球层中,沉积的声通量足以平衡辐射损失,并保持所研究的层中的半经验温度。在色球活动区,声能通量对辐射损失的贡献仅为10 - 30%。结论:声波和磁声波在色球加热中起着重要的作用,它们的能量主要集中在色球层。声波补偿了安静区域中色球辐射损失的很大一部分。在活跃区,它们的贡献太小,无法平衡辐射损失,色球层必须通过其他机制加热。
2021-02-17 astro-ph.SR
Chromospheric Heating by Acoustic Waves Compared to Radiative Cooling: II -- Revised Grid of Models
声波和磁声波被认为是色球加热的可能因素。我们提出了一个比较的沉积声能量通量与总的综合辐射损失的中间色球的宁静太阳和弱的plage。比较是基于一组一致的高分辨率观测获得的IBIS仪器在Ca II 854.2 nm线。沉积的声通量能量来自于线芯中观察到的多普勒速度和一组1737非LTE 1D流体静力学半经验模型,该模型还提供了辐射损失。通过缩放五个初始模型VAL B-F的温度和柱质量来获得模型,以获得合成的最佳拟合以观察到的轮廓。我们发现,沉积在安静的太阳色球层的声通量能量平衡30- 50%的辐射释放的能量。在谱斑中,在具有垂直磁场的位置,它的贡献为50- 60%,在磁场与太阳表面法线倾斜超过50度的区域,它的贡献为70- 90%。
2020-01-10 astro-ph.SR
Cross-scale energy transfer from fluid-scale Alfvén waves to kinetic-scale ion acoustic waves in the Earth's magnetopause boundary layer
本文通过观测与计算证明地球磁层顶边界层中流体尺度阿尔芬波可通过磁压梯度驱动压缩模式,加速并加热离子,激发动理学尺度离子声波,从而揭示一种跨尺度能量转移与等离子体加热机制。
2024-11-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Observational study of chromospheric heating by acoustic waves
目的。为了研究声波和磁声波在加热太阳色球层中的作用,通过比较沉积的声能通量与总的综合辐射损失来分析强色球线中的观测结果。方法. 2019年10月3日,在1.6米古德太阳望远镜(GST)上使用快速成像太阳光谱仪(FISS)在Ca II 854.2 nm和H-α谱线中观察到了安静太阳和弱斑区,并在2018年12月11日和2019年6月6日使用连接到真空塔望远镜(VTT)的阶梯光栅光谱仪在H-α和H-β谱线中观察到了安静太阳和弱斑区。沉积的声能通量的频率高达20兆赫来自线中心和机翼中观察到的多普勒速度。辐射损失计算的一组缩放的非LTE一维流体静力学半经验模型,通过拟合合成观察到的线轮廓。结果在中色球层(h = 1000-1400 km),静日区沉积的声能通量可以完全平衡辐射损失。在上色球层(h > 1400 km),沉积的声通量与平静区和谱区的辐射损失相比很小。决定沉积声通量量的关键参数是给定高度处的气体密度。结论.声能流有效地沉积在色球层中部,那里的气体密度足够高。大约90%的安静太阳区域的可用声能通量沉积在这些层中,因此它是中色球层辐射损失的主要贡献者。在上层色球层,沉积的声通量太低,因此其他加热机制必须起作用来平衡辐射冷却。
2020-08-06 astro-ph.SR
Chromospheric heating by acoustic waves compared to radiative cooling
声波和磁声波是加热太阳大气上层的可能机制之一。2008年10月15日,邓恩太阳望远镜上的干涉双维分光仪(IBIS)在大太阳孔NOAA 11005附近观测到一个微弱的色球谱斑,谱线为Fe I 617.3 nm和Ca II 853.2 nm。分析Ca II观测的空间和时间分辨率为0.4”和52秒,声波沉积的能量与辐射损失释放的能量进行了比较。沉积的声通量估计从功率谱的多普勒振荡测量的钙II线核心。辐射损失的计算使用一个网格的七个一维流体静力学半经验模型大气。比较结果表明,辐射损失图和声通量图的空间相关性为72%。在宁静色球层中,声能通量对辐射损失的贡献很小,仅为15%左右。在光球磁场强度在300 G和1300 G之间、倾角为20-60度的活动区,贡献从23%(色球网)增加到54%(斑)。然而,这些值必须被认为是下限,它可能是主要的贡献者加热的明亮的色球网络和plages的声能通量。
2016-05-16 astro-ph.SR
Wave Conversion, Decay and Heating in a Partially Ionized Two-Fluid Magneto-Atmosphere
本文利用双流体射线理论研究了部分电离磁化等离子体中快慢波的转换与衰减,发现有限碰撞频率会降低同类模式透射、增强异类模式转换,并在模式转换区产生局部加热,对理解太阳色球层加热具有重要意义。
2023-03-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph
The Periastron Passage of T Tauri South B as Viewed by ALMA: Millimeter Flux Variations and Dust Heating Triggered by Orbital Motion
Space Telescope Science Insitute(太空望远镜科学研究所);Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Université de Bordeaux, CNRS(波尔多大学天体物理学实验室,法国国家科学研究中心);The CHARA Array of Georgia State University(佐治亚州立大学CHARA阵列);The Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM)(毫米射电天文研究所)
ALMA观测揭示TTauri南星系在periastron经过期间毫米波波动与尘埃加热,揭示轨道运动引发的吸积活动及尘埃盘变化。
2026-03-03 astro-ph.SR
A Two-dimensional Numerical Study of Ion-Acoustic Turbulence
Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Department of Defense(国防部);Princeton Plasma Physics Laboratory(普林斯顿等离子体物理实验室);Proxima Fusion GmbH(Proxima Fusion有限公司)
本文通过二维Vlasov-Poisson模拟研究了等离子体中离子声不稳定性线性和非线性演化,发现强离子加热抑制了不稳定性,导致异常电阻率短暂存在。
2024-01-02 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Observation of solar coronal heating powered by magneto-acoustic oscillations in a moss region
在本文中,我们报告的极紫外(EUV)发射和磁声振荡之间的时间相关性在EUV苔藓区域,这是一个足点区域仅连接的磁环与百万度等离子体。这一结果是通过对该区域详细的多波长数据分析得到的,其目的是解析来自光球层、穿过色球层并最终加热太阳过渡区或日冕的精细尺度质量流和能量流。该数据集涵盖太阳的三个大气层,包括在TiO 7057射电望远镜上的高分辨率宽带图像和光球层的视线磁图,在氦\textsc{i} 10830射电望远镜上的色球层高分辨率窄带图像和在171射电望远镜上的日冕极紫外图像。我们报道了以下新现象:1)色球物质的重复注入,表现为10830 μ m的吸收,从颗粒间泳道喷出,周期为$\sim$ 5分钟。2)发现EUV发射以$\sim$ 5分钟的类似周期周期性地调制。3)在10830 nm吸收增强的注入区域周围,EUV发射和磁场强度都显著增强。4)发现极紫外辐射的时间曲线上的峰与该区域中较强磁场的振荡峰同步。这些发现为磁声波驱动日冕加热提供了一系列有力的证据。
2020-10-14 astro-ph.SR
Polytropic stellar wind models with strongly localized heating
Ruhr-Universität Bochum(波鸿鲁尔大学);Ilia State University(伊利亚国立大学);Evgeni Kharadze Georgian National Astrophysical Observatory(叶夫根尼·哈拉泽格鲁吉亚国家天文台);Institut für Weltraumforschung, Österreichische Akademie der Wissenschaften(奥地利科学院空间研究所);Institute of Radio Astronomy, National Academy of Sciences of Ukraine(乌克兰国家科学院无线电天体物理研究所)
本文研究了星风中强局部加热的影响,提出了一种更真实的非绝热行为模型,探讨了加热能量与引力能量的关系,并讨论了对太阳风的观测意义。
2026-04-22 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Role of ion acoustic instability in magnetic reconnection
Plasma Science and Fusion Center, Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院等离子体科学与聚变中心)
本研究探讨了离子声不稳定性在磁重联中的作用,发现其主要效应是驱动离子加热,而非显著增加异常电阻率。
2025-05-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Heating by dissipation of sound waves in the interstellar gas
本文研究了由辐射场和声波耗散共同加热的任意金属丰度复合等离子体平衡态,发现声波耗散会改变热化学平衡的温度范围并产生低电离高压的新平衡态,且该效应与气体参数和声波属性相关,对星际气体研究有参考意义。
2024-01-29 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.plasm-ph
Impact of thermal misbalance on acoustic-gravity waves in the solar atmosphere
本文研究了重力与热失衡对太阳大气中声重波动力学的联合影响,发现热过程在不同温度区间对声重波色散性质有显著作用,可导致声学截止频率降低并改变重力模式特性。
2023-04-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph
First-year ion-acoustic wave observations in the solar wind by the RPW/TDS instrument onboard Solar Orbiter
时域采样器(TDS)接收机是太阳轨道器(Solar Orbiter)上无线电波和等离子体波(RPW)仪器的一部分,在接收机的电场测量中,经常出现频率低于20 kHz的强宽带电波发射。本文介绍了我们在0.5 ~ 1天文单位的日心距上观测到的太阳风静电涨落的一年研究。RPW/TDS观测提供了一个几乎连续的数据集的统计研究强波低于当地等离子体频率。波形快照的机载和连续收集和处理的特性允许在200 Hz和20 kHz之间的频率映射等离子体波。我们使用的触发波形快照和多普勒频移的解决方案的色散关系的波模式识别,以进行详细的光谱和偏振分析。静电离子声波是在太阳风中局部电子和质子等离子体频率之间观察到的常见波发射。离子声波的出现率在近日点附近0.5~AU处达到峰值,随距离的增加而减小,在0.9~AU处每天只探测到少量的离子声波。当局部质子矩和磁场高度变化时,更有可能观察到波。对10000多个触发波形快照的更详细分析显示,平均波频率约为3 kHz,波幅约为2.5 mV/m。波振幅随日心距的变化为1/R^(1.38)。电场的两个分量之间的相对相位分布显示出大部分线性波偏振。电场波动与环境场线的方向紧密对齐。只有一小部分(3%)的离子声波观察到较大的磁不连续性。
2021-09-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
New features of ion acoustic waves in inhomogeneous and permeating plasmas
一般认为,在含有相同温度的离子和电子的等离子体中,离子声波(IA)由于热共振离子对波的强烈阻尼而不重要。在这项工作中,它将表明,IA波是容易激发,即使在等离子体与热离子时,电磁横波和背景密度梯度都存在于等离子体中,此外,波实际上是不稳定的(即,生长)在渗透均匀等离子体的情况下。用多组分流体理论描述了非均匀等离子体中IA波的激发磁化率及其与电磁波的耦合。本文用动力学理论描述了均匀等离子体中IA波的增长。在具有密度和温度梯度的等离子体中,IA波与电磁波有效地耦合。与均匀等离子体中的普通IA波相比,本波的Landau阻尼要小得多,为了证明这种效应,提出了一个简单但精确的Landau阻尼流体模型。在渗透等离子体的情况下,无电流IA波不稳定性的动力学机制,与普通的电子电流驱动的动力学不稳定性相比,具有很低的阈值激发。这种增长的IA波可以有效地加热等离子体在太阳大气层的上部的工作中提出的随机加热机制。这项工作的结果表明,IA波在太阳大气(色球层和日冕)加热的作用,应重新审查。
2013-05-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Chromospheric heating and structure as determined from high resolution 3D simulations
我们进行了三维辐射MHD模拟从对流区延伸到日冕覆盖一个盒子16毫米$^3$在32公里的空间分辨率。模拟结果表明,在色球层与声冲击相互作用的磁场非常精细的结构。磁通量浓度在光球层中的温度低于周围环境,但在低色球层中的温度较高。加热主要是通过欧姆耗散,优先在通量集中的边缘。磁场通常缠绕在通量浓度周围。当声波沿着磁场向上传播时,这种拓扑结构会导致色球诊断线(如钙红外三重线)中出现的漩涡运动。
2010-01-10 astro-ph.SR
Two-fluid Modeling of Acoustic Wave Propagation in Gravitationally Stratified Isothermal Media
为了研究部分电离等离子体中的声波传播和相应的能量沉积,我们使用了一个双流体计算模型,将中性粒子和带电粒子(电子和离子)作为两个单独的流体。这个双流体模型考虑了离子与中性粒子的碰撞、电离和复合,使我们能够研究等离子体中非耦合离子与中性粒子之间的碰撞和反应相互作用。在本数值模拟中,初始密度被指定为达到流体静力学平衡,并且作为比较,化学平衡也被考虑以提供不同于典型流体静力学平衡剖面的密度剖面。然后施加外部速度驱动器以产生单色声波。众所周知,在重力分层等离子体中,由于密度呈指数下降,向上传播的声波变陡,并且它们在非线性区域加热等离子体,其中动能被冲击波和碰撞相互作用耗散。特别地,由当前初始化学平衡产生的较低电离分数显著地提高了加热效率。此外,电离过程吸收了大量的能量,并且在考虑电离和复合的同时,离子和中性粒子之间的去耦也得到了增强。因此,不考虑电离和复合的模拟可能会高估整体加热效应,但也低估了能量耗散。结果还表明,一个更准确的电离和复合模型可能是必不可少的,以改善部分电离等离子体的建模。
2021-04-23 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Observed local dispersion relations for magneto-acoustic-gravity waves in the Sun's atmosphere: Mapping the acoustic cut-off frequency
本文给出了在不同磁场强度下,太阳大气中磁声重力波的局域色散关系。我们模拟这些数据与理论上的本地色散关系产生的空间地图的声学截止频率在太阳的光球。这些地图对在太阳磁活动周期的不同阶段通过磁声重力波对太阳高层大气进行机械加热具有影响。
2019-10-08 astro-ph.SR
High $β$ magnetic reconnection at different altitudes in the cool low solar atmosphere
本文通过数值模拟研究了冷低太阳大气不同高度的高β磁重联,发现等离子体团不稳定性始终加速重联,并揭示了辐射冷却、电子-中性碰撞磁扩散、双极扩散和粘性在不同高度对重联及加热机制的不同影响。
2023-06-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Fast magneto-acoustic waves in the solar chromosphere: Comparison of single-fluid and two-fluid approximations
比较单流体与双流体模型研究部分电离等离子体中摩擦加热效率,发现2F模型深层有效耗散降低高层加热,差异源于压力对漂移速度贡献及1F方程遗漏质心参考系项。
2025-07-22 astro-ph.SR
Magnetic fields and low-frequency acoustic wave-energy supply to the solar chromosphere
太阳色球加热问题仍然是一个具有挑战性的问题,对恒星物理学有着广泛的影响。最近的几项研究表明,小规模的倾斜磁场元素通道丰富的能量低频率声波,通常被困在光球层以下。这些磁声波预计会在色球高度产生震动,从而导致色球加热。在这项工作中,同时利用光球矢量磁场,多普勒,连续和线芯强度,(FeI 6173)日震和磁成像仪(HMI)的观测以及大气成像组件(AIA)1700流明和1600流明通道中低层大气紫外线发射图,两者都在美国航天局的太阳动力学观测台(SDO)上,我们重新审视磁场性质(倾斜度和强度)与声波传播(相位传播时间)之间的关系。我们发现,在2 - 5兆赫的频率范围内,上层光球和下层色球之间的声能通量是在2.25 - 2.6千瓦米$^{-2}$的范围内,这是以前估计的两倍左右。我们确定,相对较少倾斜的磁场元素在安静的太阳通道的波的频率低于理论上的最小值的声学截止频率由于磁倾斜。我们还得到的迹象表明,这些波变陡,并开始消散的高度范围内探测,而那些让由于倾斜的磁场通过。我们探索与现有的理论和数值结果,可以解释这些波的起源的连接。
2018-12-13 astro-ph.SR
A Laboratory Experiment of Magnetic Reconnection: Outflows, Heating and Waves in Chromospheric Jets
日节点观测揭示了色球层中间歇性的周期性等离子体喷射/喷流。这些被解释为非完美的反平行磁重联,即组件重联,扭曲的磁通量管和预先存在的日冕/色球磁场之间的结果,虽然组件重联的基本物理尚未揭示。在本文中,我们实验再现的磁位形和研究的动力学等离子体喷射,加热和波的产生所触发的组件重联色球。我们使用氩等离子体,将等离子体参数设置为色球层中的参数(密度为10^14 cm^-3,温度为5-10 eV,即(5-10)× 10^4 K,重联磁场为200 G)。实验结果表明,离子流为双向流出,流出速度最大为5 km/s,下游离子加热超过30 eV,磁场涨落周期主要为5-10 μ s。我们成功地定性地再现了色球喷流,但在定量上,如喷流速度、总能量和波频率等与观测结果仍有一定的差异。其中一些现象可以用太阳等离子体与实验室等离子体的尺度差来解释,而另一些现象则可能是由于微观与宏观的差异、碰撞性和电离度的差异造成的,而这些在我们的实验中还没有实现。
2014-12-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Stochastic and quasi-adiabatic electron heating in quasi-parallel shocks
使用磁层多尺度(MMS)观测地球的准平行弓激波,我们证明了电子被加热的两种不同的机制:在磁场压缩的准绝热加热过程中,其特征在于由各向同性的温度关系$T/B=(T_0/B_0)(B_0/B)^α$与$α=2/3$时,电子加热功能$|χ_e|<1$,和一个随机加热过程时,$|χ_e|>1$。这两个过程都是由随机加热函数$χ_j = m_j q_j^{-1} B^{-2}\mathrm{div}(\mathbf{E}_\perp)$的值控制的粒子与质量$m_j$和电荷$q_j$在电场和磁场$\mathbf{E}$和$\mathbf{B}$。试验粒子模拟表明,在所研究的冲击波的随机电子加热和加速是由波的频率(0.4 - 5)$f_{ce}$(电子回旋频率)散装加热,和波$f>5\,f_{ce}$的尾部分布函数的加速。随机加热可以产生平顶电子分布函数,经常观察到附近的冲击。电子回旋漂移(ECD)和离子声不稳定性的斜极化电场将电子散射到平行方向,并保持电子分布的各向同性。本文报道的结果可能与行星际冲击和其他天体物理冲击的电子加热和加速有关。
2020-10-08 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Proton heating by pick-up ion driven cyclotron waves in the outer heliosphere: Hybrid expanding box simulations
利用一维混合膨胀箱模型研究了日球层外太阳风的特性。我们假设一个质子-电子等离子体与严格的横向环境磁场,旁边的膨胀,我们考虑到连续注入的冷拾取质子之间的电荷交换过程的影响太阳风质子和星际起源的氢。注入的冷拾取质子形成一个环形分布函数,迅速变得不稳定并产生阿尔文回旋波。阿尔文回旋波将拾取的质子散射到球壳分布函数中,由于膨胀驱动的冷却,球壳分布函数随时间变厚。阿尔芬回旋波通过回旋共振在垂直于环境磁场的方向上加热太阳风质子。稍后,阿尔文回旋波变得参数不稳定,产生的离子声波通过朗道共振在平行方向上加热质子。由此产生的太阳风质子的加热在膨胀时间尺度上是有效的。
2016-09-07 astro-ph.SR physics.space-ph
Chromospheric heating and generation of plasma outflows by impulsively generated two-fluid magnetoacoustic waves
上下文太阳大气加热的起源仍然是一个未解决的问题。由于光球层和色球层比日冕辐射更多的能量,揭示所有有助于等离子体加热的机制是具有挑战性但重要的。离子中性碰撞可能发挥重要作用。目的。我们的目标是调查脉冲产生的双流体磁声波在部分电离的太阳色球层,并研究相关的加热和等离子体外流,更高的可能导致新生太阳风。方法.为了描述等离子体动力学,我们应用了一个双流体模型,其中离子+电子和中性粒子被视为单独的流体。我们用JOANNA程序数值求解了双流体方程。结果我们发现,磁声波在光球中触发的局部速度脉冲可以陡峭的冲击,加热色球层通过离子中性碰撞。更大幅度的脉冲更有效地加热等离子体并产生更大的等离子体流出。升高脉冲发射的高度会产生相反的效果,主要是色球层的局部冷却和等离子体流出的速度减慢。结论.即使是一个单独的脉冲也会引起一列训练的波浪。这些波可以转化为冲击波并释放热能,显着加热色球层。脉冲可以驱动垂直流,而更高的垂直流可以导致太阳风的起源。
2021-07-26 astro-ph.SR
Acoustic emission from magnetic flux tubes in the solar network
我们提出的三维数值模拟的结果,调查波的激发在磁网络的太阳由于足点运动的磁通量管。我们认为运动,通常模仿颗粒抖振和涡流,并实现它们作为驱动运动的基础上的通量管。驱动运动在通量管内产生各种MHD模式,并在周围介质中产生声波。本文研究了高层大气对下层光球运动的响应以及通量管在引导波中的作用。我们计算的声能通量在不同的波模式跨越不同的边界层定义的等离子体和磁场参数,并检查观测色球和日冕加热的影响。
2013-04-18 astro-ph.SR
Fast magnetic wave could heat the solar low-beta chromosphere
磁流体动力学(MHD)波是加热太阳色球层的候选者,尽管仍然不清楚哪种波的模式在加热中占主导地位。利用二维辐射MHD模拟方法研究了MHD波在太阳色球宁静区的传播。我们利用激波前沿气体压力与磁压的关系来识别激波的模式,并通过熵跃变计算其对应的加热率,从而对色球层中的波加热过程有一个定量的了解。结果表明,快磁波对低β色球层的加热是重要的。低β快磁波是由高β快声波通过穿过均分层的模式转换产生的。通过激波传播方向与色球磁场之间的大攻角实现了有效的模式转换。
2021-07-29 astro-ph.SR
Extreme-ultraviolet Late Phase Caused by Magnetic Reconnection over Quadrupolar Magnetic Configuration in a Solar Flare
在某些太阳耀斑期间,暖日冕极紫外线(EUV)线(约2-7 MK)的第二次发射增强被称为EUV晚期。成像观测证实,晚相发射起源于一组比主耀斑环更长或更高的环。然而,一些问题仍然存在争议:这两个环路系统之间的关系是什么?后期发射的热源是什么?是主相加热的同时发生的加热,还是发生较晚的加热?在本文中,我们提出了明确的证据,在后期太阳耀斑的热源:磁重联的叠加场的四极磁位形。该事件是由爆发的核心结构引发的,最终导致日冕物质抛射(CME)。尖点特征及其收缩运动是主耀斑重联之后的后相重联的表现。利用基于量子力学的热演化环(EBTEL)模型,我们合理地再现了一些EUV谱线的后相辐射。我们认为,一个持续的额外加热是负责的外观延长EUV后期。
2019-05-02 astro-ph.SR
Chromospheric Activity in 55 Cancri: II. Theoretical Wave Studies versus Observations
在这项研究中,我们认为色球加热模型55巨蟹座结合观测。的理论模型,以前讨论过的文件I,是自洽的,非线性和时间相关的从头计算,包括波的产生,传播和耗散。我们的重点是考虑声波和纵向通量管波的两个组件色球模型。巨蟹座55是一颗K型橙矮星,是一颗低活动的恒星,正如它的年龄所预期的那样,这也意味着它的磁填充因子相对较小。钙II K通量计算(多射线治疗)假设部分重新分配和随时间变化的电离。随后的理论钙II H+K通量与观测进行比较。据发现,对于阶段的最低色球活动所观察到的钙II通量是类似的,虽然不相同,那些通过声加热,但协议可以得到,如果低水平的磁加热-符合假设的光球磁填充因子-被认为是一个额外的组成部分,这个想法是在与以前的建议在文献中传达。
2021-04-29 astro-ph.SR
Contribution of phase-mixing of Alfvén waves to coronal heating in multi-harmonic loop oscillations
日冕环的扭结振荡被详细地观察和研究,因为它们通过MHD地震学提供了对日冕环结构的独特探测,并通过Alfvén波的相位混合提供了对日冕加热的潜在测试。特别是,最近的观察表明,除了基模之外,环路的驻振荡通常还涉及更高的谐波。这些扭结振荡的阻尼解释模式耦合与阿尔文波。我们调查的后果波为基础的日冕加热的高次谐波和日冕加热观测签名,我们可以用来推断高次谐波扭结振荡的存在。我们进行了一组非理想的磁流体动力学模拟,通过模式耦合的磁通管的扭结振荡的阻尼建模。我们的MHD模拟参数的基础上的地震反演的观察,其中的前三个谐波检测。我们研究了阿尔文波的相位混合,导致系统中的热沉积,我们应用地震反演技术的MHD模拟输出。我们发现由于扭结振荡的阻尼触发的阿尔文波的相位混合引起的加热相对较小,但是我们可以说明i)由于随后的低阶谐波阻尼,加热位置如何漂移。我们还解决了高次谐波和边界壳层的宽度在能量沉积中的作用。我们的结论是,由于相混合的日冕加热似乎没有提供足够的能量来维持太阳日冕的热结构,即使在多谐振荡,这些振荡的发展中发挥抑制作用的较小尺度的结构。
2018-04-27 astro-ph.SR
Modelling the Propagation of a Weak Fast-Mode MHD Shock Wave near a 2D Magnetic Null Point Using Nonlinear Geometrical Acoustics
我们提出的分析建模的结果,快模式磁流体动力学波传播附近的二维磁零点。我们认为这两个线性波和弱冲击,并分析他们的行为在冷,暖等离子体。我们应用基于Wentzel-Kramers-Brillouin近似的非线性几何声学方法。利用射线近似和孤立激波阻尼定律,计算了波的振幅。我们发现在零点附近形成了一个复焦散线。等离子体加热分布在空间中,并且由于冲击波的实质性非线性阻尼而发生在焦散点以及零点附近。即使在冷等离子体中,激波也会通过零点。波阵面的复杂形状可以用焦散线图案来解释。
2012-05-24 astro-ph.SR
A new model for heating of Solar North Polar Coronal Hole
本文提出北极冕洞新模型研究MHD波的传播与耗散,发现粘性主导波耗散,平行热传导引发反常色散,这些波为O VI离子加热及快速太阳风加速提供重要能量来源。
2015-12-21 astro-ph.SR
Atmospheric Heating and Wind Acceleration: Results for Cool Evolved Stars based on Proposed Processes
色球层是光谱类型在~F5之后的恒星的普遍属性。演化的K和M巨星和超巨星(包括御夫座ζ双星)显示出扩展和高度动荡的色球,发展成缓慢的大质量风。伴随的持续质量损失对恒星演化有着重要的影响,进而对星系的化学演化也有着重要的影响。然而,尽管这些风在天体物理学中具有根本的重要性,但它们的起源问题仍然没有解决。色球层的热源是什么?色球层在恒星风的形成中扮演什么角色?本章提供了一个审查的观测要求和理论方法模拟色球加热和加速风在单一的冷,演变的恒星和食双星,包括最近提出的物理模型。它描述了迄今为止通过调用声波和MHD波来提供等离子体加热和风加速的物理描述所取得的成功,并讨论了仍然存在的挑战。
2014-06-26 astro-ph.SR
Slow Magneto-acoustic Waves Observed above Quiet-Sun Region in a Dark Cavity
波在诊断日冕和日冕加热中各种结构的等离子体性质方面起着至关重要的作用。慢磁声波是一种重要的磁流体力学波。在过去的几十年里,许多慢MA波被检测到以上的活动区和冕洞,但很少发现其他地方。在这里,我们调查了一个“龙卷风”状的结构组成的准周期性条纹在一个黑暗的空腔内约40- 110毫米以上的安静的太阳区域2011年9月25日。我们的分析表明,这些条纹实际上是慢MA波列。这些波列的性质,包括相速度、压缩比、动能密度等,与已报道的慢MA波相似,只是慢MA波的周期约为50 s,比典型的报道值(3--5 min)短得多。
2012-09-15 astro-ph.SR
Photoionization Heating of Nova Ejecta by the Post-Outburst Supersoft Source
经典新星的膨胀喷出物仍然足够热($\sim10^{4}\, {\rm K}$),可以在下面的白矮星(WD)上的热核不稳定性引发的质量损失停止后的数年内在热射电辐射中检测到。新星遗迹的星云光谱证实了射电观测中观察到的高温。在同一时期,不稳定的热核燃烧过渡到剩余富氢包层的长期稳定燃烧,导致WD暂时成为超软X射线源。我们表明,光电离加热的膨胀喷出物的热WD保持观察到的几乎恒定的温度$(1-4)\times10^4\mathrm{~K}$长达一年之前,温度最终下降,由于无论是停止超软相或发病的主要绝热膨胀。我们模拟膨胀喷出物使用一个区域模型,以及多云的光谱合成代码,都纳入了随时间变化的WD有效温度范围内的质量从$0.60\ M_{\odot}$到$1.10\ M_{\odot}$。我们发现,近等温阶段的持续时间最强烈地依赖于喷出物的速度和质量,喷出物的温度取决于WD的有效温度,因此它的质量。
2015-01-23 astro-ph.SR
An Acoustic Model for Sunquakes Unifying the Solar Interior and Atmosphere
本研究扩展全球太阳声学模型至日冕,利用RADYN模拟的加热率激发日震,并观察到类似莫顿-拉姆齐波和LCPFs的波,为约束日震激发模型提供新途径。
2025-09-08 astro-ph.SR
Wave-Driven Shocks in Stellar Outbursts: Dynamics, Envelope Heating, and Nascent Blastwaves
我们解决的冲击声脉冲和波列在一般的一维流动,重点应用于超爱丁顿爆发的大质量恒星。使用近似绝热不变量,我们推广了经典的等面积技术的积分和微分形式。我们预测冲击演化的情况下,最初的正弦曲线,但有限的波列,内部冲击和头部或尾部冲击的单独的解决方案,并证明了详细的协议与数值模拟。我们的内部冲击解决方案激励改进的表达式的冲击加热速率。我们的解决方案的头部和尾部冲击表明,这些保存显着更多的波能量大半径,并有更大的潜力,直接喷射的物质。这种差异突出了波形对冲击动力学的重要性。我们的弱冲击分析预测了冲击何时会变得强烈,并为解决这种转变提供了基础。我们用它来估计突然的声脉冲和微弱的中心爆炸所喷射出的质量。
2020-11-17 astro-ph.SR physics.flu-dyn
3D numerical simulations of propagating two-fluid, torsional Alfvén waves and heating of a partially-ionized solar chromosphere
我们提出了一个新的见解的传播,衰减和耗散的两种流体,扭转阿尔文波的背景下加热的太阳低层大气。通过对部分电离等离子体的数值模拟,我们求解了三维笛卡尔几何中离子+电子和中性流体的双流体方程组。我们最初实现一个无电流的磁场配置,对应于一个磁通量管,是植根于太阳光球层和扩展到色球层和日冕。我们将模拟区域的下边界放在低色球层,在那里离子和中性粒子开始解耦,并在那里实现一个单色驱动器,直接生成波周期为30 s的Alfvén波。随着离子-中性漂移随高度增加,双流体效应变得更加显著,并且在离子-中性碰撞过程中,Alfvén波和磁声波携带的能量都可以热化。事实上,我们观察到等离子体温度沿磁通量-管的显着增加。总之,双流体扭转阿尔芬波可能在太阳色球层加热中发挥作用。
2021-06-19 astro-ph.SR
Contribution of mode coupling and phase-mixing of Alfvén waves to coronal heating
日冕中阿尔文波的相位混合被认为是解释日冕加热的一个可能的候选者。虽然这种情况得到了日冕中携带足够波能的无处不在的振荡的观测和描述小尺度结构中能量集中的理论模型的支持,但仍然不清楚这种波能是否可以维持百万度的日冕。这项工作的目的是评估有多少能量可以通过在圆柱形日冕结构(如日冕环)中传播Alfvénic波引发的相混合过程转换,并估计对日冕加热的影响。为此,我们运行3D磁流体模拟的磁化圆柱体的阿尔文速度变化通过边界壳和一个脚点驱动器被设置为触发扭结模式,该模式耦合到扭转阿尔文模式的边界壳。这些阿尔文波预计相混合和系统允许我们研究随后的热能沉积。我们运行参考模拟来解释主要过程,然后改变模拟参数。当我们考虑高值的磁阻和强足点驱动器时,我们发现i)相混合导致$10^5$ K或更少数量级的温度增加,这取决于边界壳层的结构,ii)这种能量能够平衡仅在加热所涉及的局部区域中的辐射损失,iii)以及驱动器的边界层和持久性如何影响系统的热结构。我们的结论是,由于我们采用的极端物理参数和对系统加热的适度影响,相混合不太可能在全球范围内对日冕加热做出贡献。
2017-03-16 astro-ph.SR
Contribution of observed multi frequency spectrum of Alfvén waves to coronal heating
虽然有观测迹象表明,横向MHD波携带足够的能量来维持日冕的热结构,但尚不清楚这种能量是否可以有效地转化为热量。阿尔文波的相位混合被认为是一种候选机制,因为它可以产生横向梯度,其中磁能可以转换为热能。然而,相位混合是一个过程,关键取决于横向振荡的振幅和周期,直到最近,我们才获得了一个完整的测量电晕中的横向振荡的功率谱。我们的目标是调查所产生的加热相混合的横向振荡触发的抖振的日冕循环,从观测到的日冕功率谱,以及这些持续振荡的结构上的日冕循环的影响。我们考虑一个三维MHD模型的活动区冠状环,我们扰动其足点与二维水平驱动器,代表一个随机的抖振运动的循环足点。我们的驱动器是由1000个脉冲叠加产生观察到的功率谱。我们发现,太阳日冕中观测到的功率谱通过相位混合提供的加热不足以维持百万度的活动区日冕。我们还发现,开尔文-亥姆霍兹不稳定性的发展可能是一个共同的现象,在日冕环,可能会影响他们的表观寿命。这项研究的结论是,不太可能的阿尔文波的相位混合所观察到的横向日冕环振荡的功率谱可以加热活动区的日冕。然而,横波可以在小尺度结构的发展中发挥重要作用。
2019-01-08 astro-ph.SR
Damping of slow magnetoacoustic oscillations by the misbalance between heating and cooling processes in the solar corona
在太阳日冕结构中经常观察到快速衰减的慢磁声波,这为日冕等离子体的地震学诊断提供了一个很有前途的工具,包括其物理特性。考虑到场向热导率和辐射冷却与某些未指定加热率之间的波动引起的不平衡,研究了日冕环中静止慢磁声振荡的阻尼效应。允许非绝热项任意大,对应于观测值。导热系数取其经典形式,并假设加热函数对密度和温度的幂律依赖性。分析是在线性状态和无限磁场近似下进行的。波动动力学被发现是高度敏感的特征时间尺度的热不平衡。根据某些值的不平衡时间尺度的波的演化的三个制度,即制度的抑制阻尼,增强阻尼的阻尼率下降到观测值,和声学过稳定。具体的制度是由依赖的辐射冷却和加热功能的物理参数的等离子体附近的扰动热平衡。观测到的和理论推导的衰变时间和振荡周期的比较,使我们能够约束日冕加热功能。对于典型的日冕参数,所观察到的性能的常设慢磁声振荡可以很容易地再现与合理选择的加热功能。
2019-07-16 astro-ph.SR
Plasma sloshing in pulse-heated solar and stellar coronal loops
有证据表明,日冕加热是高度间歇性的,耀斑是高能量的极端。热脉冲的性质难以约束。这里的流体动力学环路模拟表明,几个大振幅的振荡(约20%的密度)被触发的耀斑光变曲线,如果热脉冲的持续时间是短的声音的耀斑环路的交叉时间。其原因是等离子体没有足够的时间来达到压力平衡期间的加热和旅行的压力锋发展。典型的日冕环的周期是几分钟,由衰变阶段的声音穿越时间决定。长周期、大振幅的振荡使其不同于典型的MHD波。这种诊断可以应用于太阳和恒星耀斑的观测和未来的高分辨率非耀斑环的观测。
2016-07-05 astro-ph.SR
The Multi-Species Farley-Buneman Instability in the Solar Chromosphere
太阳色球层的经验模型显示强烈的电子加热刚好高于其温度最低值。电阻耗散和冲击波等机制似乎不足以解释从紫外线和连续测量中推断出的这种加热的持久性和均匀性。本文进一步发展了Farley-Buneman不稳定性(FBI)理论,该理论可能对这种加热有很大贡献。它扩展了Fontenla(2005)提出的单离子理论,开发了一种多离子物种的方法,更好地模拟了太阳色球层中以金属为主的多种离子等离子体。该分析产生线性色散关系,该线性色散关系预测触发不稳定性所需的临界电子漂移速度。通过对碰撞频率的仔细估算和色球层的一维半经验模型,这一新理论预测,低至4 km/s(远低于中性声速)的速度可能会引发不稳定性。在地球电离层中,FBI经常发生在不稳定触发速度显著超过中性声速的情况下。由此,我们预计从光球层上升的中性流具有足够的能量,可以轻松地产生电场和电子霍尔漂移,其幅度足以使FBI在色球层中常见。如果是这样,这个过程将提供一种将中性流和湍流能量转化为安静太阳中的电子热能的机制。
2014-03-10 astro-ph.SR