米菲兔 丝袜 地空学院田晖和杨子浩等初次测量得到日冕磁场的群众性散播
发布日期：2024-10-06 11:59 点击次数：124
近日米菲兔 丝袜，地球与空间科学学院田晖教师和杨子浩同学等东谈主初次测量得到日冕磁场的群众性散播，为日冕磁场测量这一生纪难题的惩办提供了一个新的灵验路线，从而向罢了日冕磁场惯例测量的最终探究迈进了一大步。两篇干系论文近日辞别发表在Science 杂志（《科学》）和Sci China Tech Sci 杂志（《中国科学：时期科学》）上。
磁场对于咱们的太阳来说具有极其遑急的真谛，这主要体现时三个方面：(1) 太阳黑子的11年周期内容上是太阳大治安磁场的周期性迤逦；(2) 太阳系中最剧烈的爆发风物——太阳耀斑和日冕物资抛射浅薄是由太阳磁场的演化所运行的；(3) 与磁场干系的物理经由导致了太阳外层大气——日冕的百万度高温，并因此产生充满行星际空间的超声速太阳风。恰是因为磁场，对于太阳的科学考虑才会数百年来一直长盛不衰（从17世纪初伽利略用千里镜不雅测和考虑太阳算起）。
图1 凭证势场源名义模子野心得到的太阳三维磁场结构。不同神采的线代表磁力线，中间为光球磁场在视野方朝上的重量散播图(Yang， Tian， Tomczyk， et al. 2020， Sci China Tech Sci )
由于磁场的遑急性，测量太阳磁场一直王人是太阳物理学家最遑急的工作之一。20世纪初，驰名天体裁家George Ellery Hale基于刚发现不久的物理学旨趣——塞曼效应(谱线在磁场等分裂的风物，1902年诺贝尔物理学奖)，初次径直测量到太阳黑子中数千高斯的磁场。在那之后，塞曼效应一直被用于测量太阳名义(光球)的磁场。关联词100多年畴昔了，咱们对太阳磁场的惯例测量仍局限在光球。光球之上的太阳大气，尤其是最外层的日冕，由于磁场很弱，很难通过塞曼效应来测量。由于太阳大气各眉目中的磁场实践上是一个举座，磁场将各层大气耦合在一齐，这导致太阳上最遑急的物理经由大多跟磁场的三维结构过甚演化关联，因此，日冕磁场测量的费事极大地制约了太阳物理考虑的发展。
在短缺日冕磁场测量的现实条目下，咱们浅薄只可在一些假定下，通过模子来重构出日冕磁场位形。然而这些模子假定对于日冕中的有些区域不一定配置，而且不同模子重构得到的磁场结构浅薄不雷同。另一方面，太阳物理学者也在白首穷经地寻找其他不详用来测量日冕磁场的法子，但之前已知的法子王人难以对日冕的群众性磁场进行惯例测量。
图2 2017年日全食期间米菲兔 丝袜，北京大学考虑生陈亚杰、张婧雯等东谈主拍摄的日冕红线图像（Chen， Tian， Su，et al. 2018， ApJ ）
20多年前，一种被称为“磁震学”的法子被以为不详用于日冕磁场的测量。其基甘心趣是凭证冕环等结构中未必发生的颠簸或波动风物的不雅测，勾通磁流体波动表面，来会诊日冕中的磁场。但由于这些颠簸风物浅薄仅仅发生在日冕中很小的区域内，况且颠簸经过几个周期后就衰减沦一火了，这种法子一般只可给出颠簸结构的平均磁场强度，在少数情况下也只可给出磁场强度沿着某条线的一维散播，因此其应用比拟有限。要冲破这个瓶颈，对更大区域内的磁场过甚演化进行测量，需要将磁震学法子应用到愈加大批的波动风物上。连年来，利用新一代太阳千里镜，东谈主们照实发现日冕中存在至少两类比拟大批的颠簸或波动风物：第一类是冕环中无衰减的横向颠簸，由两个考虑团队辞别通过极紫外成像不雅测和光谱不雅测发现（Wang et al. 2012; Tian et al. 2012）；第二类是日冕中险些处处王人存在的传播的磁流体横波，最早由好意思国国度大气考虑中心的学者通过日冕多通谈偏振仪(CoMP)的光谱不雅测所发现（Tomczyk et al. 2007）。
CoMP是一台具有成像光谱不雅测才气和偏振测量才气的大地日冕仪，可不雅测Fe XIII 1074.7 nm和1079.8nm等近红外谱线。田晖课题组与CoMP团队合营，连年来在日冕物资抛射的大视场光谱不雅测（Tian et al. 2013）、日冕暗腔磁场结构的会诊（Chen et al. 2018）等方面取得了多项考虑服从。近期，他们冷落基于日冕中大批存在的磁流体横波来测量磁场的新法子。他们当先将畴昔局限于部分区域的波动跟踪法子拓展到统统这个词视场界限，从而取得这些波动传播速率的群众性散播。之后，他们利用1074.7 nm和1079.8nm谱线放射强度之比对密度明锐的特质，得到了日冕等离子体密度的群众性散播。终末，在波动跟踪和密度会诊的基础上，他们初次基于日冕不雅测取得了日冕磁场的群众性散播（图3）。
图3 CoMP不雅测的日冕磁场强度（左）和标的（右）散播图重复在SDO卫星拍摄的日冕图像上(Yang， Tian， Tomczyket al. 2020， Sci China Tech Sci ；Yang， Bethge， Tian， Tomczyk， et al. 2020， Science )
这一考虑罢了了用磁震学法子测量日冕磁场从点、线到面的飞跃，填补了群众性太阳磁场测量的空白，向罢了日冕磁场惯例测量的最终探究迈进了一大步。改日，将这一法子诓骗到访佛CoMP的仪器的日常不雅测数据中，就不错罢了群众性日冕磁场的惯例测量，从而股东太阳周期、日冕加热、太阳爆发及空间天气预告等环节课题的考虑。这一法子测量到的是垂直于视野方朝上（天外平面）的磁场重量，而无法得到沿着视野方朝上的磁场重量。因此，咱们仍需要保抓洞开的心态，不时探索并勾通其他可用于测量日冕磁场的灵验法子。
两篇论文的第一作家均为北京大学考虑生杨子浩，《科学》论文的通信作家为田晖教师和CoMP仪器厚爱东谈主SteveTomczyk博士，《中国科学：时期科学》论文的通信作家为田晖教师。该工作得到了国度当然科学基金、中科院计策性先导科技专项、德国马普伙伴小组等技俩的荟萃复旧。
田晖现为地空学院教师、国度卓著后生基金取得者，兼中科院太阳举止要点实验室主任，主要从事太阳物理的干系考虑工作。2014年以来，田晖过甚课题组在太阳过渡区结构、黑子和耀斑能源学、低层大气磁举止与日冕加热、日冕磁场会诊等方面取得了多项考虑服从，其中在Science上发表第一/通信作家论文3篇，在ApJ等天文和空间科学界限主要期刊上发表论文近20篇，获好意思国天体裁会太阳物理分会2020年度HarveyPrize等奖励。
参考文件：
素人播播1. Z.-H. Yang， C. Bethge， H. Tian， S. Tomczyk， et al.， Science， 369， 694 (2020).
2. Z.-H. Yang， H. Tian， S. Tomczyk， et al.， Sci China Tech Sci， in press(2020).
3. Y.-J. Chen， H. Tian， Y.-N. Su， et al.， Astrophys. J. 856， 21 (2018).
4. S. Tomczyk et al.， Science， 317， 1192 (2007).
5. H. Tian et al.， Astrophys. J.， 759， 144 (2012).
6. H. Tian et al.， Sol. Phys.， 288， 637 (2013).
7. T. Wang et al.， Astrophys. J. Lett.米菲兔 丝袜， 751， L27 (2012).