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实验室科研人员针对小尺度磁流绳的研究取得进展

2018年08月14日 星期二 16:51:09

小尺度磁流绳的源区及形成机制等仍然存在争议,刘勇研究员的团队在该课题的研究上取得系列进展。

通常来说,小尺度磁流绳有两个可能的源区,即行星际空间和太阳日冕。太阳日冕起源的小尺度磁流绳有一个重要来源,那就是从盔冕流释放的“等离子体团”。然而,等离子体团是如何从盔冕流的闭合磁力线区域释放的仍存争议。有三种观点解释该现象:1,交换重联释放机制;2,内禀不稳定性驱动的磁场重联“掐断”机制;3,直接“挤出”说。我们在行星际空间内观测到一个特殊的小尺度磁流绳(如下图1所示),该磁流绳被弯折的磁力线所包裹,并且与日球层等离子体片毗邻。结合多卫星联合观测和重离子成分分析结果,我们认为该磁流绳是从盔冕流的闭合磁力线区域释放,交换重联机制在该过程中可能发挥了主要作用。该结果于2017年8月正式发表在JGR-space physics 杂志上,黄佳助理研究员为第一作者。除本团队外,论文还得到了实验室李晖研究员,马普所、新罕布什尔大学、密歇根大学和北京大学合作者的帮助。

无论是大尺度的磁云还是小尺度磁流绳,它们的缠绕结构是什么时候形成的仍然是一个充满争议的课题。山东大学的宋红强教授将铁离子平均电荷量的分布类型划分为五类(A-E型),并在此基础上探究了磁云缠绕结构的形成时机。我们将该方法应用到了小尺度磁流绳的研究上。通过对1998年至2009年期间,观测时间介于4到12小时的磁流绳结构进行分析,我们发现这些小尺度磁流绳内都没有观测到A型分布类型(下图2示意了B-E型分布)。进一步结合小尺度磁流绳的不同源区,我们认为太阳日冕起源的小尺度磁流绳的缠绕结构主要是在释放过程中形成的,而行星际空间起源的小尺度磁流绳具有更加复杂的分布类型。该结果于2018年8月在线发表于JGR-space physics 杂志上,黄佳助理研究员为第一作者。除本团队外,论文还得到了实验室李晖研究员,马普所、山东大学和阿拉巴马大学合作者的帮助。

论文链接:

Huang, Jia, Y. C. M. Liu, J. Peng, et al. (2017), "A multispacecraft study of a small flux rope entrained by rolling back magnetic field lines." JGR: Space Physics, 122, 7: 6927-6939. (https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/2017JA023906)

Huang, Jia, Y. C. M. Liu, J. Peng, et al. (2018), "The Distributions of Iron Average Charge States in Small Flux Ropes in Interplanetary Space: Clues to their Twisted Structures." JGR: Space Physics. (https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2018JA025660)



图1 被弯折磁力线所束缚的小尺度磁流绳。

图2 小尺度磁流绳内铁离子平均电荷量的B~E分布类型示例。

 

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