太阳大气中准周期扰动特征的数值研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 胡佳亮 |
| 答辩日期 | 2025 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 林隽 ; 叶景 |
| 关键词 | QFP波列 激波 波导 |
| 学位专业 | 天体物理 |
| 其他题名 | Numerical Study on the Characteristics of Quasi-Periodic Disturbances in the Solar Atmosphere |
| 英文摘要 | 自从太阳动力学天文台（SDO）上天之后，高时空分辨率的大气成像组件 （AIA）探测到了日冕中准周期快速传播（QFP）的波列，这一波动现象在过去的 十多年间引起了广泛的关注。一般来说，QFP 波列由多个连贯且同心的波前组 成，这些波前从爆发结构附近连续发出，并以数百至 2000 多公里每秒的快磁声 波速度沿日冕环或横跨日冕环向外传播。基于已发表的 AIA 观测到的 QFP 波列 的统计研究，QFP 波列可以分为两类截然不同的类型：窄 QFP 波列和宽 QFP 波 列。尽管窄 QFP 波列和宽 QFP 波列在物理本质上都是快磁声波，具有相似的速 度、周期和波长，但它们也表现出明显的差异，包括观测波长的物理特性、传播 方向、角宽度、强度振幅和能量通量。窄的 QFP 波列已经有了广泛的研究，并 提出了很多的机制来解释相关的现象。但是对于太阳爆发过程中大尺度的宽的 QFP 波列却研究较少，对于其物理起源问题仍然不清楚。基于二维和三维的太 阳爆发模型，我们利用 MPI-AMRVAC 程序对二维和三维暗条爆发过程进行了数 值模拟从而研究爆发过程中大尺度宽 QFP 波列的产生机制和形态结构特征。 首先，基于二维解析的灾变模型，我们通过数值实验证实了模型中包含磁通 量绳的磁场结构，可以经过一系列稳定平衡位形，以准静态的方式演化至不稳定 平衡位形，最终导致爆发。然后我们以数值实验所确定的磁结构的临界状态为起 始点，研究了太阳爆发过程中出现的 QFP 波动现象。研究表明，在磁绳向外传 播的过程中，弧状的波前陆续出现在 CME 的两侧出现并向外传播，速度可达几 千公里每秒。通过追踪波前的位置，我们发现这些 QFP 波源自磁绳内部的扰动， 当扰动在磁通量绳内部来回反弹并抵达磁绳边界时，部分扰动透过磁通量绳边 界进入周围日冕，形成可观测的 QFP 波。此外，我们基于模拟数据合成了 QFP 波的图像，并发现这些图像与实际观测结果一致。这表明，磁通量绳作为一种不 完美的波导结构，其内部扰动向外泄漏是大尺度宽 QFP 波的合理激发机制。 另外一方面，在实际的太阳大气中，波前传播发生在三维空间。对于三维波 前的空间结构、传播特征的分析，目前仍然缺乏深入研究。为此我们进行了高 时空分辨率的三维数值模拟重现了暗条爆发过程，重点分析了爆发初期产生的 QFP 波列。研究发现，EUV 波整个波阵面呈现穹顶状结构，而且整个结构可以 划分为三个区域，第一个区域集中在爆发磁绳的前方，其成分是快模激波，对周 围的等离子有加热作用；第二个区域位于磁绳的两侧，其成分是膨胀波，对周围 的等离子体有冷却的作用；第三个区域是前面两个区域的交界处，此处的扰动很 微弱。产生这种三维波动结构各向异性的原因在于磁绳的结构和运动。磁绳在 爆发过程中，表现为一种三维的活塞运动，对前方等离子体压缩产生快模激波， 而对后方等离子体抽空产生膨胀波，随后磁绳的整体运动造成了这种波前的各 项异性的结构。此外，通过将模拟数据合成 EUV 图像，我们发现，极紫外波段 的响应集中在快模激波区域，所以观测视角会决定 EUV 波在不同层次大气的响应。模拟发现沿着垂直于磁绳轴的方向去观测，EUV 波从低层大气到日冕 都有响应，而平行于磁绳轴的视角只能在低日冕中看到 EUV 波。 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 0 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/28984]  |
| 专题 | 云南天文台_太阳物理研究组 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 胡佳亮. 太阳大气中准周期扰动特征的数值研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：云南天文台
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