太阳暗条爆发及其相关活动的高分辨率观测研究

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太阳暗条爆发是太阳大气中剧烈的爆发现象之一,伴随有大量磁能的释放,并引起其周围甚至大尺度太阳大气的剧烈变化。成功的暗条爆发可产生耀斑和日冕物质抛射(CME),抛出太阳高能粒子和磁化等离子体将引发地球空间环境的强烈扰动。因此研究太阳暗条爆发的触发机制以及爆发引起的相关大气活动现象将有助于我们更加清晰地理解耀斑和CME的运动学过程,且有利于监测和预报日地环境中的灾害性空间天气。本文主要利用NVST和GST两个地基望远镜以及空间望远镜SDO的多波段高分辨数据,分析和探讨不同区域、不同尺度、不同类型的暗条爆发事件及其相关活动现象。我们着重于研究暗条爆发及其前兆的演化过程和物理机制,包括暗条爆发所激发的太阳大气活动现象。具体通过以下四个方面的工作来进行详细的观测研究:(1)分析日面中心宁静区内由光球旋转网络磁场结构驱动的一个S状弯曲暗条的形成和失败爆发,我们首次观测到了光球运动扭缠磁力线的过程(第3章);(2)分析GST观测到的外部磁重联触发的太阳活动区的部分暗条爆发,我们首次在10830 A的高分辨率窄带图像上观测到部分爆发过程中的暗条垂直分裂过程(第4章);(3)分析两次爆发引起的大尺度宁静暗条的感应爆发,我们详细展示了暗条逐步失稳直至爆发的过程(第5章);(4)分析由活动区微暗条爆发引起的大尺度冕环的横向振荡,通过冕震学理论估算冕环内的物理量,另外使用非线性无力场外推(磁绳插入法)计算冕环中的各项物理参数,我们使得冕震学理论以及磁绳插入法在诊断日冕磁场中的可靠性得到了相互验证(第6章)。以上四个课题工作均基于高时空分辨率的多波段数据。我们通过各种数据分析方法对这些暗条爆发事件中的动力学和运动学过程作出了定量分析和定性描述,尤其对暗条爆发触发初始过程进行了多方面探讨,主要包括暗条足点附近的光球网络磁场旋转运动的驱动作用、暗条与其周围磁结构的磁重联作用、暗条附近爆发的扰动作用、暗条内部等离子体泄露和大幅度振荡的作用。此外,我们还对多种日冕磁场诊断方法进行了相互独立验证。本论文的研究工作在以上几个方面的进展,为最终全面理解太阳暗条爆发活动提供了重要的线索。
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