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近地太阳风参数与源区性质的相关性研究

付辉  
【摘要】: 近地空间环境变化主要受到太阳活动的影响,其中太阳风是太阳施加影响于近地空间的一个重要媒介。然而,在讨论空间天气学效应时,绝大多数研究往往集中在日冕物质抛射(CME)和耀斑等太阳爆发现象的作用,而对源自冕洞的太阳风高速流及其伴随的共转相互作用区(CIR)的影响讨论较少。然而,事实上至少在太阳活动周的下降和极小期,影响地磁活动的主要因素便是高速流及CIR。因此,研究地球附近的太阳风参数与其太阳源区的关系,并最终实现对lAU处太阳风参数的预测,不仅是太阳物理研究中的一个重要基础课题,也是空间天气学研究的主要应用之一。本文将利用不同的磁场外推模型得到的日冕磁场结构来推测近地太阳风在低日冕高度的源区位置,并利用太阳日冕紫外波段的全日面观测数据和磁场外推数据得到源区位置的各物理参数,进而研究近地太阳风参数尤其是速度和太阳风源区各物理参数的关系。主要的结论如下: 1)通过比较我们发现,PFSS (Potential Field Source Surface)模型和CSSS (Current Sheet Source Surface)模型虽然都对太阳日冕磁场做了这样或者那样的简单假设,但是利用PFSS模型和CSSS模型计算的日冕磁力线追踪得到的太阳风源区与EIT极紫外图像上的冕洞区域比较吻合。并且,在多数情况下,两模型得到的源表面上同一根开放磁力线在太阳光球层源区位置有较好的一致性。上述结果表明,其外推的太阳日冕磁场结构可以运用到本文的研究。 2)所有冕洞对应的光球层磁场净通量均不为零,面积小的冕洞对应的光球层磁场通量不均衡性较高(即某一极性磁通量占总磁通量比例较大),足跟磁场强度较大,冕洞区域平均亮度较高;近地太阳风速度和冕洞的面积正相关;同时近地太阳风速度还和冕洞的亮度有关,冕洞亮度和近地太阳风速度成负相关;近地太阳风速度和整个冕洞的膨胀因子也成负相关。 3)我们定义一个表征太阳风源区内日冕辐射亮度的参数ISR(ISR=∑(1/b~(1/2))/N,b为EIT的辐射亮度,N为像元数),发现该参数与相应的近地太阳风速度V在非太阳活动高年存在较好相关性。在不同的太阳活动阶段,这个参数的倒数1/ISR和同一区域日冕磁场径向分量强度之间一直存在比较好的相关性,这说明太阳风的源区等离子体电子密度n和开放磁场的径向磁场B呈正相关。


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