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利用SDO高时空分辨率资料对小尺度日冕极紫外波的观测研究

郑瑞生  
【摘要】:日冕(corona)极紫外(EUV)波是在日冕里传播的大尺度明亮波前,与日冕物质抛射(CME)有着密切的联系。第一个EUV波是用搭载在太阳与日球天文台(SOHO;Solar and Heliospheric Observatory)上的极紫外成像望远镜(EIT;EUV Imaging Telescope)观测得到的,所以一开始称为“EIT波”。尽管已经被详细研究了15年,但是对EUV波的理解还不是很清楚,仍然有很多未解决的问题,尤其是EUV波的物理本质和触发机制。太阳动力天文台(SDO;Solar Dynamic Observatory)的上天,提供了高时空分辨率的观测资料,使得系统详细地分析研究EUV波成为可能。这里,结合日地关系天文台(STEREO;Solar Terrestrial Relations Observatory)和SDO上EUV波段的观测资料,我们详细分析了几个特殊的EUV波,尝试着去分析EUV波的物理本质和起源问题。另外,我们挑选的主要是一些小尺度(small-scale)EUV波,试图获得不同尺度的EUV波之间的联系和区别。 2010年12月1日,SDO观测到一个小尺度EUV波在日面中心附近爆发,伴随着一个相应的迷你CME(mini-CME)。这个CME显示出典型CME的所有低日冕特征,是由一个小暗条(flament)的爆发引起的。这个暗条长度约为30′′,是典型的迷你暗条(mini-flament)。尽管爆发非常微弱,但是EUV波有一个几乎半圆形的波前,并以相同的速度(220-250km s~(-1))向外传播,而且有很小的角度相关性。CME的横向扩张是非对称的,倾向于朝北边运动,CME环的南部足点几乎没有移动。横向扩张导致了长持续时间的(long-duration)强暗区(dimming),反映出CME的范围。对比CME的起动时刻和初始速度,EUV波很可能是由CME环的快速膨胀触发的。我们的分析证明这个小尺度EUV波是真正的波,可以用快模(fast-mode)磁流体动力(MHD)波来解释。 利用SDO的高时间和空间分辨率资料,我们展示了在2010年11月11日三个小时之内连续发生的四个相似(homologous)EUV波。所有的EUV波都源于相同的的磁流浮现区域(EFR),都在相同的方向传播,都伴随着日浪(surge)、微弱的耀斑(fare)和模糊的CME,而且在SDO所有的EUV波段里都有着基本相同的外形。这些波以280-500km s~(-1)的均匀速度传播,有着很小的角度相关性,意味着这些相似EUV波很可能可以解释为快模MHD波。这些EUV波很可能涉及不止一个的驱动机制,最可能的是被日浪驱动,由于它们之间紧密的时间和位置关系。我们也认为这些相似EUV波紧密关联着浮现区磁流的持续浮现和对消,这可以为连续EUV波的开始和触发提供足够的能量。 利用SDO的高时间和空间分辨率资料,我们展示了发生在2010年3月1日的一个与失败暗条爆发相关的EUV波,这个事件中没有相应的CME产生。结合(photosphere)、色球(chromosphere)和日冕的高质量的资料,我们研究了EUV波的特征以及波与相应爆发间的关系。事件发生在一个小活动区附近的短暂区域(ephemeral region),这个区域里持续的磁流对消产生了爆发前增亮和两个EUV喷流(jet),并激活了暗条爆发,伴随着一个微耀斑(microfare)。在爆发之后,暗条物质出现在远离爆发中心的地方,周围的冕环看起来并没有受影响。很明显这个暗条爆发失败了,也没有产生相应的CME。EUV波就发生在北边喷流到达之后,而且看起来像是源于这个喷流的前面,而不是爆发中心。EUV波接近匀速地传播,速度范围为260-350km s~(-1),在后期有轻微的负加速度。值得注意的是,EUV波碰到一簇冕环后,继续向前传播,而冕环基本上不受影响。我们的分析证明这个EUV波是个真正的波,可以解释为一个快模MHD波。另外,EUV波和喷流在时间和空间上的紧密关系,提供了当CME没有发生的时候EUV波可能由喷流触发的证据。 快速日冕EUV波(速度1000km s~(-1))是非常罕见的。利用SDO的高时空分辨率资料,我们研究了一个发生在2011年9月30日的快速EUV波,联系着一个迷你暗条爆发、一个C1.0耀斑和一个CME。这个事件发生在两个活动区之间的边缘区域,迷你暗条快速地爆发,看起来像爆裂喷流(blowout jet)一样,伴随着耀斑和CME。CME的前锋很有可能是由覆盖在上方的大尺度冕环直接演化而来的。EUV波的起始时间与喷流和耀斑的初始时刻几乎是同时的。EUV波的起点远离耀斑中心,与快速喷流有着紧密的位置关系。EUV波有着大约1100km s~(-1)的初始速度,在后期还有轻微的减速,速度降到500km s~(-1)左右。EUV波在很小的角度范围内传播,很有可能是想要避开两边的活动区。所有的结果都证明这个快速EUV波是个快模MHD波。因为CME打开了大尺度的环,它的前锋很有可能在EUV波波前产生之后形成,所以EUV波不可能被CME驱动。EUV波最有可能是被喷流触发的,因为两者之间有着紧密的时间和位置关系。


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