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太阳日冕波动加热机制研究

罗庆宇  
【摘要】: 近半个多世纪以来,日冕加热问题一直都是日地物理学界关注研究的难题。本论文则主要地研究了Alfven波在日冕加热过程中的作用。我们从两个方面对这个问题进行了探讨: 第一个方面主要地研究了加热日冕的Alfven波源。我们采用Lighthill-Stein理论分析了对流层中的湍流运动对扭转Alfven波的激发作用。就是将MHD方程中的非线性项通过Fourier变换转化为湍动源项,并采用Kolmogroff幂律谱来描述对流层的湍动谱。这样,通过计算可以得到磁通管中被激发的扭转Alfven能谱。当被激发的扭转Alfven波沿着磁通管向上传播到达日冕,其携带的能量就可以加热日冕。 第二个方面是研究冕环中的Alfven波耗散机制。我们在线性共振吸收理论的基础上,对波动耗散过程中的非线性效应做了进一步的研究。通过三波共振模型的分析,可以发现Pump波能被集聚在共振层附近的大幅度背景扰动强烈调制。这个大幅度扰动则是冕环对足点运动造成驱动的共振响应所形成的。由于位于共振层附近的相调层非常薄,那么,对应的位于这个薄层之内的Pump波就会和在这个薄层之外传播的Pump波有强烈的相混作用,从而对共振层附近的Pump波有很强的阻尼作用。 在完成了本论文的理论工作后,我们将这两个部分的理论结合起来,就得到了一个相对完整的日冕加热模型,包含了Alfven波的波源和耗散机制。利用理论结果的计算表明,对流层的湍动对流完全有可能激发足够的波能去补充日冕中等离子体对流和辐射造成的能量损失。将计算得到的激发扭转Alfven能谱做为边界条件代入,可以对扭转Alfven波在冕环中的耗散做一些定量的分析。从我们的计算中得到的Pump波的阻尼长度的量级大概可以和最近的冕环足根加热观测相符合。 本课题相关的论文已经投递和发表在国际主要的学术期刊AA和ApJ上,得到了国内外同行较好的评价。


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