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实验室科研人员最新研究成果探秘CME之间碰撞机制

2016年01月25日 星期一 12:43:18

近日,我实验室沈芳等人与中国科技大学的学者合作,在《Nature》杂志子刊《Scientific Reports》上在线发表了题为“Turn on the super-elastic collision nature of coronal mass ejections through low approaching speed”的论文。该论文通过一系列三维数值模拟实验,首次揭示了相互作用的两个日冕物质抛射(CMEs)的初始速度及 k-number(即初始动能与总能量的比值)对其碰撞机制的影响。

日冕物质抛射(CME)是太阳大气中频繁发生的最剧烈的爆发现象之一,是空间天气的重要驱动源,当两个或多个CME之间发生相互作用时,它们的传播方向、速度及能量都会发生改变,而CME之间相互作用形成的结构要比单个CME复杂的多,通常在近地空间产生有别于单个CME所产生的地球物理效应。

近几年来,冯学尚课题组围绕CME相互作用过程开展了一系列的数值模拟研究, 研究成果发表在Geophysical Research Letters,Journal of Geophysical Research等重要刊物上。其中,沈芳等人利用三维数值模拟方法分析了两个慢速CME之间碰撞后的能量转换的研究成果以封面文章的形式发表在Geophysical Research Letters上。此次该课题组在前面工作的基础上,选取大量具有不同初始速度及初始能量的CME相互作用事件进行了一系列的三维MHD数值模拟,定量研究了CME初始速度及k-number对CME之间碰撞机制的影响(图1),结论表明,两个CME之间的初始速度差越低,就容易发生超弹性碰撞,而临界初始速度差(ΔVc),即发生完全弹性碰撞时的初始速度差,与k-number呈线性相关,与第一个CME的初始速度(VCME1)呈近似的二次相关,而CME的初始速度及k-number均可以由观测得到。本研究对于进一步理解空间等离子体的动力学过程、CME之间碰撞过程的物理机制及能量转换过程提供了新的思路与方法,对认清灾害性空间天气事件的日冕行星际过程具有重要科学意义。

该研究得到国家自然科学基金项目、973项目的资助。

相关链接:http://www.nature.com/articles/srep19576

Citation: Shen, F., Y. Wang, C. Shen and X. Feng. Turn on the super-elastic collision nature of coronal mass ejections through low approaching speed. Sci. Rep. 6, 19576; doi: 10.1038/srep19576 (2016).



图1. ΔVc随VCME1及k-number的变化,及碰撞类型分布平面

 

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