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描述和预测导致太阳爆发的磁场环境

自然体积514，页面465 - 469 (2014）引用本文

主题

摘要

日冕物质抛射的物理机制多年来一直不确定，这在很大程度上是因为很难知道低日冕的三维磁场1．出现了两种可能的模式。在第一个过程中，扭曲的磁通绳失去平衡或变得不稳定，随后的重新连接为弹射提供动力2，3.，4，5．在第二种情况下，由于火山喷发期间拱廊(一组拱门的磁场线)的磁力线重新连接，形成了一条新的通量绳6．两种机制都得到了观测支持7，8，9．在这里，我们报告模型，证明扭曲的通量绳导致弹射，以支持第一个模型。在看到日冕物质抛射后，我们使用该区域4天前观测到的光球磁场作为边界条件来确定磁场配置。在火山爆发前，磁场演化缓慢，因此可以有效地将其视为静态解。我们发现，在第四天，一个通量绳形成并增长(增加其自由能)。当我们让模型在光球变化(如通量抵消)驱动的条件下动态演化时，这个解就成为初始条件。当结构中存储的磁能太高时，不可能实现平衡，磁通绳被“挤压”向上。随后的重新连接导致了物质抛射。

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图1:大喷发日D前几天的磁场演变。
图2:大喷发前扭曲的助熔剂绳。
图3:磁能的积累。
图4:扭曲焊剂绳的演变和爆发。

参考文献

  1. 日冕磁性:困难和前景。空间科学。牧师。144， 413-421 (2009)

    文章广告谷歌学者

  2. 艾玛莉，T.，卢西亚尼，J.-F。，Mikic, Z. & Linker, J. A twisted flux rope model for coronal mass ejection and two-ribbon flares.12,54。J。529， l49-l52 (2000)

    文章中科院广告谷歌学者

  3. 艾玛莉，T.，卢西亚尼，J.-F。，艾丽，j - j。，Mikic, Z. & Linker, J. Coronal mass ejection: initiation, helicity and flux ropes. II. Turbulent diffusion driven evolution.12,54。J。595， 1231-1250 (2003)

    文章广告谷歌学者

  4. 阿玛莉，T，艾丽，j - j。，卢西亚尼，j.f。，Mikic, Z. & Linker, J. Coronal mass ejection initiation by converging photospheric flows: toward a realistic model.12,54。J。742， l27 (2011)

    文章广告谷歌学者

  5. Aulanier, G. Török, T.， Démoulin, P. & DeLuca, E. E.环面不稳定通量绳的形成和爆发乙形曲线中的电流。12,54。J。708， 314-333 (2010)

    文章中科院广告谷歌学者

  6. 安提奥克，S. K.，德沃尔，C. R. & Klimchuk, J. A.日冕物质抛射的模型。12,54。J。510， 485-493 (1999)

    文章广告谷歌学者

  7. Howard, t.a.和DeForest, c.e.通过日冕物质抛射成像的内日球通量绳演化。12,54。J。746， 64-76 (2012)

    文章广告谷歌学者

  8. 程，X.等。连续追踪从日冕内部到外部的相干磁通量绳的演变。12,54。J。780， 28 (2014)

    文章广告谷歌学者

  9. 库马尔，P. & Innes, D. E.爆发耀斑的多波长观测:爆炸波和爆发的证据。索尔,物理。288， 255-268 (2013)

    文章广告谷歌学者

  10. 祝你好运，M.为即将到来的太空天气风暴做好准备。自然484， 311 (2012)

    文章广告谷歌学者

  11. 福布斯，t.g.等。CME理论和模型。空间科学。牧师。123， 251-302 (2006)

    文章广告谷歌学者

  12. 柴田，K. & Magara, T.太阳耀斑:磁流体动力学过程。live Rev. Sol. Phys。8， 6 (2011)

    文章广告谷歌学者

  13. Kliem, B. & Török, T.环面不稳定性。理论物理。启。96， 255002 (2006)

    文章中科院广告谷歌学者

  14. Kliem, B.等。2010年4月8日太阳喷发的磁流体动力学模型。12,54。J。779， 129 (2013)

    文章广告谷歌学者

  15. 进入太阳大气层的扭曲通量管的出现:太阳黑子旋转和日冕通量绳的形成。12,54。J。697， 1529-1542 (2009)

    文章广告谷歌学者

  16. 卢梭，我，我等人。解释太阳日冕中等离子体的快速喷射和奇异的x射线发射。物理性质。8， 845-849 (2012)

    文章中科院广告谷歌学者

  17. Kosugi, T.等。Hinode (Solar-B)任务:概述。索尔,物理。243， 3-17 (2007)

    文章广告谷歌学者

  18. Schrijver, C. J.等。大耀斑和日冕物质抛射前后太阳活动区的非线性无力场建模。12,54。J。675， 1637-1644 (2008)

    文章中科院广告谷歌学者

  19. 郭勇，丁敏德，魏格尔曼，T.，李华。用优化方法外推2006年12月13日耀斑的三维磁场构型。12,54。J。679， 1629-1635 (2008)

    文章中科院广告谷歌学者

  20. Jing J, Wiegelmann, T.， Suematsu, Y.， Kubo M. & Wang H.与2006年12月13日X3.4耀斑相关的三维磁结构变化。12,54。J。676， l81-l84 (2008)

    文章中科院广告谷歌学者

  21. Inoue, S.， Kusano, K.， Magara, T.， Shiota, D. & Yamamoto, T. T.太阳活动区NOAA 10930磁场线的扭曲和连通性。12,54。J。738， 161 (2011)

    文章广告谷歌学者

  22. 2006年12月13日爆发耀斑的磁流体动力学模型。12,54。J。740， 68 (2011)

    文章广告谷歌学者

  23. Kusano, K.等人。触发太阳耀斑和日冕物质抛射的磁结构。12,54。J。760， 31 (2012)

    文章广告谷歌学者

  24. 闵淑娟，蔡俊杰。旋转太阳黑子在AR 10930。索尔,物理。258， 203-217 (2009)

    文章中科院广告谷歌学者

  25. Luoni, M. L.等。纵向磁图显示磁通管出现扭曲:磁舌。索尔,物理。270， 45-74 (2011)

    文章广告谷歌学者

  26. 拉文德拉，B.和霍华德，T. A.在AR 10930爆发现象和磁场之间的能量比较。公牛。阿斯特朗。Soc。印度38， 147-163 (2010)

    广告谷歌学者

  27. 阿马里，T.， Boulmezaoud, t.z. & Aly, J.-J。太阳日冕磁场的良好重建。阿斯特朗。12,54。446， 691-705 (2006)

    文章广告谷歌学者

  28. Amari, T.等人ASP程序配置，第459条(波格列洛夫，n.v.，丰特，j.a.，审计，E. & Zank, g.p.)189(太平洋天文学会，2012)

  29. Titov, V. S. & Hornig, G.日冕场的磁连通性:几何与拓扑描述。空间分辨率。29， 1087-1092 (2002)

    文章广告谷歌学者

  30. 阿玛利，T.，卢西亚尼，J. F. &乔利，P.磁流体动力学方程的预处理半隐式格式。SIAM j。第一版。21， 970-986 (1999)

    文章MathSciNet谷歌学者

  31. 阿里,j j。太阳日冕磁场的结构和演化。地球物理学。12,54。流体动力学。101， 249-287 (2007)

    文章广告MathSciNet谷歌学者

  32. Wiegelmann, T.， Inhester, B. & Sakurai, T.矢量磁图数据的预处理，用于非线性无力磁场重建。索尔,物理。233， 215-232 (2006)

    文章广告谷歌学者

  33. Boulmezaoud, t.z. &;关于三维领域中非线性无力场的存在。z Angew。数学。理论物理。51， 942-967 (2000)

    文章MathSciNet谷歌学者

  34. Tsuneta, S.等。Hinode任务的太阳光学望远镜:概述。索尔,物理。249， 167-196 (2008)

    文章广告谷歌学者

  35. Skumanich, A. & Lites, B. W. Stokes剖面分析和矢量磁场。光球线的反演。12,54。J。322， 473-482 (1987)

    文章中科院广告谷歌学者

  36. Leka, K. D.等。解决太阳矢量磁场数据中的180°模糊:评估噪声、空间分辨率和方法假设的影响。索尔,物理。260， 83-108 (2009)

    文章中科院广告谷歌学者

  37. 克劳奇，A. D.，巴恩斯，G. & Leka, K. D.用无散度条件解决矢量磁图数据中的方位模糊:应用于离散数据。索尔,物理。260， 271-287 (2009)

    文章广告谷歌学者

  38. 解决矢量磁场测量中的180度模糊:“最小”能量解决方案。索尔,物理。155， 235-242 (1994)

    文章广告谷歌学者

  39. Allen Gary, G. & Hagyard, M. J.矢量磁图的转换和与视角和方位模糊影响相关的问题。索尔,物理。126， 21-36 (1990)

    文章广告谷歌学者

  40. Régnier, S, Amari, T. & Kersalé， E.从矢量磁图获得的三维日冕磁场:活动区域NOAA 8151的非恒定阿尔法无力配置。阿斯特朗。12,54。392， 1119-1127 (2002)

    文章广告谷歌学者

  41. 粉丝,杨绍明。关铭，Wang, H.-N., He, H. & Zhu, X.-S. Application of a data-driven simulation method to the reconstruction of the coronal magnetic field.阿斯特朗》。12,54。12， 563-572 (2012)

    文章广告谷歌学者

  42. 井上，S.等人。2006年12月13日X3.4太阳耀斑期间磁扭曲的积累和释放。12,54。J。760， 17 (2012)

    文章广告谷歌学者

  43. Valori, G.， Démoulin, P.， Pariat, E. & Masson, S.磁能计算的准确性。阿斯特朗。12,54。553， a38 (2013)

    文章广告谷歌学者

  44. Saad, Y. & Schultz, M. H. GMRES:求解非对称线性系统的广义最小残差算法。SIAM j。Stat。第一版。7， 856-869 (1986)

    文章谷歌学者

  45. 阿玛莉，T，艾丽，j - j。，卢西亚尼，j.f。，Mikic, Z. & Linker, J. Coronal mass ejection initiation: on the nature of the flux cancellation model.12,54。J。717， l26 (2010)

    文章广告谷歌学者

  46. 王永明，谢利，王永明，纳什。一种新的含经向环流的太阳周期模型。12,54。J。383， 431-442 (1991)

    文章广告谷歌学者

  47. 蔡，J.等人。在NOAA 8668活动区形成一个日珥。一、磁场演化的SOHO/MDI观测。12,54。J。560， 476-489 (2001)

    文章广告谷歌学者

  48. Lites, b.w.， socass - navaro, H.， Skumanich, a . & Shimizu, T. δ太阳黑子半影中的收敛流。12,54。J。575， 1131-1143 (2002)

    文章广告谷歌学者

  49. Yan, Y.等。2000年7月14日太阳耀斑的磁绳结构和相关的能量过程。12,54。J。551， l115-l119 (2001)

    文章广告谷歌学者

下载参考

确认

本文描述的数值模拟是在法国国家科学研究中心(CNRS) IDRIS研究所的IBM x3750上进行的。我们感谢国家空间研究中心(CNES)的财政支持。Hinode是由ISAS/JAXA开发和发射的日本任务，NAOJ是国内合作伙伴，NASA和STFC(英国)是国际合作伙伴。该系统由这些机构与欧空局和国家安全委员会(挪威)合作运作。本研究使用的Hα数据由巴黎-默东天文台提供，x射线数据来自Hinode/XRT，极紫外数据来自SOHO/EIT。

作者信息

作者及隶属关系

  1. 体格中心Théorique，法国国家科学研究院，法国帕莱索Cedex, F-91128，

    Tahar Amari & Aurélien Canou

  2. AIM, Unité法国国家科学研究院，Université巴黎VII, UMR 7158，萨克莱研究中心，F-91191 Gif sur Yvette Cedex，法国，

    让-雅克•阿里

作者
  1. 塔希尔·Amari
    查看作者出版物

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  2. Aurelien Canou
    查看作者出版物

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  3. 让-雅克•阿里
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贡献

T.A.和A.C.计划并执行了各种计算，并与j.j.a.讨论了分析结果。手稿是由T.A.和j.j.a.根据A.C.的反馈撰写的

相应的作者

对应到塔希尔·Amari．

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有相互竞争的经济利益。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1另一个多尺度模型。

利用复合数据集(Hinode/SOT和SOLIS天气图)和最先进的数值代码MESHMHD获得的全太阳磁构型，这是一个四面体自适应网格平衡代码。本地和全球尺度都可以使用活动区域周围的高分辨率数据和其他较低分辨率的数据进行访问。用XTRAPOL获得的绞绳完全恢复。一个，显示四面体网格的圆盘和球形光球的全球视图，其中我们已经表示了北半球的各种分辨率，在圆盘后面的透明部分，是南半球的分辨率。b，放大活动区域，显示周围使用的高分辨率。c，仔细观察绳子，有一个切口，显示自适应方案如何在日冕电流和磁场较强的区域允许高网格分辨率。d，另一个角度，展示了绳子的大范围，它仍然被覆盖的场线(橙色)所限制。

扩展数据图2双曲磁通管。

一个，将扭曲的绳子分成不同的部分，以展示其双曲的性质，使用相同的颜色代码图1．b，绳芯，高度扭曲(约2.25π)。c，在核心以下高度剪切的拱廊之下。d，两个j形的拱廊，其中心部分相互切线。e，在剪切拱廊(黄色)上方的一组j形环(绿色)，在中线附近相互切线。

扩展数据图3 12月12日20:30重建磁配置的喷发前电流密度特征ut．

我们在这里画出了无力函数的两个等值面α测量电流密度与磁场之比:一个，α=−0.23 Mm−1；b，α=−0.05 Mm−1．这些等值面的颜色是根据电流密度的模量|的值j|。这个量很好地展示了绞绳(以及上面的小部件)的大尺寸结构α在一个，与图2 b，中显示较弱的电流(覆盖)结构b．

图4极紫外发射和磁性结构。

12月12日20:30重建磁场构型的选定场线ut，叠加在23:49拍摄的SOHO/EIT极紫外发射图像上ut．在扭绳区域和近似无电流环区域(如位于绳的右侧)，发射与磁力线有很好的相关性。

补充信息

光球磁场的演化。由HINODE/SOT/NFI测量的V/I比值在2006年12月09日17:01 UT和2006年12月12日20:00 UT之间的演变。

V是圆偏振，I是总强度。V/I类似于磁场的视线分量。视场以毫米表示。当南部太阳黑子出现时，它呈现出拉长的形状，其特征是从光球层下方出现扭曲的通量绳。(MOV 3163 kb)

扭曲通量绳的出现和形成。动画显示从2006年12月9日至12月13日的扩展数据中计算出的连续磁配置。

可以看出，在喷发前阶段，沿中性线发生磁通量涌现，磁剪切相应增大，直到12月12日绳状物出现并形成。该动画还包括从喷发后阶段(12月13日)采集的数据中获得的解。它们清楚地显示了构型松弛到一个较低的能量状态，在这个状态下绳子消失了。(MOV 133kb)

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Amari, T.， Canou, A. & Aly, JJ。描述和预测导致太阳爆发的磁场环境。自然514， 465-469(2014)。https://doi.org/10.1038/nature13815

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