跳转到主要内容

谢谢你访问nature.com。您使用的浏览器版本支持有限的CSS。为了获得最好的体验,我们建议您使用更最新的浏览器(Internet Explorer或关闭兼容性模式)。同时,为了确保继续支持,我们网站没有显示样式和JavaScript。

一个动态磁张力太阳能喷发是失败的原因

自然体积528年,页面526 - 529 (2015年)引用这篇文章

主题

文摘

日冕物质抛射太阳爆发是由磁场能量的突然释放储存在太阳的日冕1。在许多情况下,这磁能存储在长寿,拱形结构称为磁通量绳索2,3,4,5。当通量绳造成,它可以爆发,产生一个日冕物质抛射回到太阳或失败和崩溃6,7,8。流行的信念是这种结果给定的事件是由磁流体动力力量失衡称为环不稳定9,10,11,12,13,14。这种信仰是挑战,然而,通过观察表明torus-unstable通量绳有时不能爆发15。这一矛盾尚未解决由于缺乏日冕磁场测量和理想化的数值模型的局限性。这里我们报告一个实验室的实验结果16揭示一个前所未知的喷发标准低于torus-unstable通量绳没有爆发。我们发现这样的“环失败”事件发生时,当引导磁场(即环境字段环形运行通量绳)足以防止通量绳缠线。在这些条件下,引导磁场与电流的生产动态环向磁场通量绳张力停止喷发。这种磁张力丧失了从现有的喷发的模型,这就是为什么这样的模型无法解释或预测环失败事件。

这是一个预览的订阅内容,通过访问你的机构

相关的文章

开放获取文章引用这篇文章。

访问选项

买条

时间有限或全文访问ReadCube。

32.00美元

买

所有价格是净价格。

图1:代表稳定、喷发通量绳排放。
图2:实验测定环与扭结不稳定参数空间。
图3:磁性特征环失败事件的分析。

引用

  1. Kunow, H。,Crooker, N. U., Linker, J. A., Schwenn, R. & von Steiger, R. (eds)日冕物质抛射Ch。2, 12 (Springer, 2006)

  2. Kuperus, m & Raadu m·a·日珥的支持形成中性表。阿斯特朗。12,54。31日189 - 193 (1974)

    广告谷歌学术搜索

  3. 陈,j .环形力量的影响当前循环嵌入背景等离子体。12,54。J。338年453 - 470 (1989)

    文章广告MathSciNet谷歌学术搜索

  4. 季托夫、v . s . & Demoulin p扭曲的磁场的基本拓扑配置在太阳耀斑。阿斯特朗。12,54。351年707 - 720 (1999)

    广告谷歌学术搜索

  5. 、T。,Canou, A. & Aly, J.-J. Characterizing and predicting the magnetic environment leading to solar eruptions.自然514年465 - 469 (2014)

    文章中科院广告谷歌学术搜索

  6. 霁,H。,Wang, H., Schmahl, E. J., Moon, Y.-J. & Jiang, Y. Observations of the failed eruption of a filament.12,54。J。595年L135-L138 (2003)

    文章中科院广告谷歌学术搜索

  7. 托罗,t & Kliem kink-unstable通量绳的局限和喷出的火山喷发。12,54。J。630年L97-L100 (2005)

    文章广告谷歌学术搜索

  8. 乔希:c . et al .承压部分丝爆发及其改革在一个稳定的磁绳。12,54。J。787年11 (2014)

    文章广告谷歌学术搜索

  9. 福布斯,t . g . & Isenberg, p . A .灾难日冕物质抛射的机制。12,54。J。373年294 - 307 (1991)

    文章广告谷歌学术搜索

  10. Kliem, b &托罗t环不稳定。理论物理。启。96年255002 (2006)

    文章中科院广告谷歌学术搜索

  11. 粉丝,y & Gibson, s e .发病的日冕物质抛射损失日冕磁绳的监禁。12,54。J。668年1232 - 1245 (2007)

    文章中科院广告谷歌学术搜索

  12. 刘,y磁场覆盖太阳能爆发地区和扭结和环面不稳定。12,54。J。679年L151-L154 (2008)

    文章广告谷歌学术搜索

  13. Demoulin, p . & Aulanier g .通量绳喷发标准:非平衡与环面不稳定。12,54。J。718年1388 - 1399 (2010)

    文章广告谷歌学术搜索

  14. Savcheva,。Pariat E。,van Ballegooijen, A., Aulanier, G. & DeLuca, E. Sigmoidal active region on the sun: comparison of a magnetohydrodynamical simulation and a nonlinear force-free field model.12,54。J。750年15 (2012)

    文章广告谷歌学术搜索

  15. 太阳,x et al。为什么是伟大的太阳活跃区域12192 flare-rich但CME-poor呢?12,54。J。804年L28 (2015)

    文章广告谷歌学术搜索

  16. 迈尔斯,c, E。实验室研究的平衡和喷发Line-Tied日冕磁绳。http://arks.princeton.edu/ark: 88435 / / dsp01dv13zw44b普林斯顿大学,博士论文。(2015)

  17. 汉森,j . f . &贝兰,p . m .演示实验的捆扎字段可以抑制日珥喷发。12,54。J。563年L183-L186 (2001)

    文章广告谷歌学术搜索

  18. Soltwisch h . et al . Flarelab:初步结果。等离子体物理来讲,融合52124030 (2010)

    文章广告谷歌学术搜索

  19. 特里帕西,s . k . p . & Gekelman w .实验室模拟拱形磁绳喷发在太阳大气。理论物理。启。105年075005 (2010)

    文章中科院广告谷歌学术搜索

  20. 金、t &霍伊尔f .在太阳耀斑的起源。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。120年89 - 105 (1960)

    文章广告谷歌学术搜索

  21. 樱井,t .磁流体动力的解释日珥的运动。出版。阿斯特朗。Soc。日本。28177 - 198 (1976)

    广告谷歌学术搜索

  22. 罩,a . w . &牧师,e . r .在自由磁不稳定性冠状循环的关键条件。地球物理学。12,54。流体动力学。17297 - 318 (1981)

    文章广告谷歌学术搜索

  23. 成员´,Z。,Schnack, D. D. & van Hoven, G. Dynamical evolution of twisted magnetic flux tubes. I—Equilibrium and linear stability.12,54。J。361年690 - 700 (1990)

    文章广告谷歌学术搜索

  24. 托罗,T。,Kliem B。&“透明国际”tov, V. S. Ideal kink instability of a magnetic loop equilibrium.阿斯特朗。12,54。413年L27-L30 (2004)

    文章广告谷歌学术搜索

  25. 克鲁斯卡尔,m &史瓦西,m .一些完全电离的等离子体的不稳定性。Proc。r . Soc。Lond。一个223年348 - 360 (1954)

    文章广告MathSciNet谷歌学术搜索

  26. Shafranov,诉一个圆柱形的稳定气态导体在磁场。位。J。在。能源1709 - 713 (1956)

    文章谷歌学术搜索

  27. Ryutov, D D。Furno,我。,Intrator, T. P., Abbate, S. & Madziwa-Nussinov, T. Phenomenological theory of the kink instability in a slender plasma column.理论物理。等离子体13032105 (2006)

    文章广告谷歌学术搜索

  28. Olmedo, o . &张,j .部分环不稳定。12,54。J。718年433 - 440 (2010)

    文章广告谷歌学术搜索

  29. 霁,H。,Prager, S. C. & Sarff, J. S. Conservation of magnetic helicity during plasma relaxation.理论物理。启。74年2945 - 2948 (1995)

    文章中科院广告谷歌学术搜索

  30. 泰勒,j·b·放松和等离子体磁重联。启Mod。物理。58741 - 763 (1986)

    文章中科院广告谷歌学术搜索

  31. 摩尔,r . L。,Sterling, A. C., Hudson, H. S. & Lemen, J. R. Onset of the magnetic explosion in solar flares and coronal mass ejections.12,54。J。552年833 - 848 (2001)

    文章广告谷歌学术搜索

  32. Antiochos美国K。,DeVore, C. R. & Klimchuk, J. A. A model for solar coronal mass ejections.12,54。J。510年485 - 493 (1999)

    文章广告谷歌学术搜索

  33. Shafranov,诉等离子体平衡在一个磁场。启等离子物理。(ed Leontovich, m . a .)2103 - 152 (1966)

    广告谷歌学术搜索

  34. 贝特曼,G。磁流体动力不稳定(麻省理工学院出版社,1978)

  35. Kliem B。林,J。,Forbes, T. G., Priest, E. R. & Török, T. Catastrophe versus instability for the eruption of a toroidal solar magnetic flux rope.12,54。J。789年46 (2014)

    文章广告谷歌学术搜索

  36. 许,s c &贝兰,下午实验识别扭结不稳定的极向通量放大同轴枪spheromak形成的机制。理论物理。启。90年215002 (2003)

    文章中科院广告谷歌学术搜索

  37. Furno, et al . Current-driven rotating-kink模式在等离子体柱non-line-tied自由端。理论物理。启。97年015002 (2006)

    文章中科院广告谷歌学术搜索

  38. Bergerson, w . f . et al .发病和饱和度扭结不稳定的载流line-tied等离子体。理论物理。启。96年015004 (2006)

    文章中科院广告谷歌学术搜索

  39. Oz,大肠et al。Kruskal-Shafranov稳定极限的实验验证line-tied partial-toroidal等离子体。理论物理。等离子体18102107 (2011)

    文章广告谷歌学术搜索

  40. 山田,m . et al .驱动磁场重联的研究在实验室等离子体。理论物理。等离子体41936 - 1944 (1997)

    文章中科院广告谷歌学术搜索

  41. 贝兰,p . m . &汉森,j . f .日珥喷发的实验室模拟。理论物理。等离子体51991 - 2000 (1998)

    文章中科院广告谷歌学术搜索

  42. Lemen, j . r . et al .大气成像大会(AIA)太阳动力学观测卫星(SDO)。索尔,物理。275年17-40 (2012)

    文章广告谷歌学术搜索

  43. 柳,J。,Yamada, M., Ji, H. & Myers, C. E. Observation of ion acceleration and heating during collisionless magnetic reconnection in a laboratory plasma.理论物理。启。110年215007 (2013)

    文章广告谷歌学术搜索

下载参考

确认

我们感谢r·卡特勒构造通量绳实验和无数的技术贡献。我们也感谢f . Scotti和p . Sloboda额外的技术贡献和r . m . Kulsrud理论讨论。这项研究是由美国能源部(DoE)合同号DE-AC02-09CH11466和由美国国家科学基金会/美国能源部磁中心自组织(CMSO)。

作者信息

作者和联系

  1. 天体物理学系,普林斯顿大学,普林斯顿大学,08544年,美国新泽西州

    克莱顿·e·迈尔斯,Hantao霁&乔纳森Jara-Almonte

  2. 普林斯顿等离子体物理实验室,普林斯顿大学,08543年,美国新泽西州

    克莱顿·e·迈尔斯白川Yamada Hantao霁,Jongsoo柳,威廉·福克斯&乔纳森Jara-Almonte

  3. 实验室空间环境和物理科学,哈尔滨工业大学,哈尔滨,150001年,黑龙江,中国

    Hantao霁

  4. 剑桥哈佛-史密松天体物理中心,02138年,美国马萨诸塞州

    安东尼娅Savcheva &爱德华·e·DeLuca

作者
  1. 克莱顿·e·迈尔斯
    看来作者出版物

    你也可以搜索这个作者PubMed谷歌学术搜索

  2. 渡边山田
    看来作者出版物

    你也可以搜索这个作者PubMed谷歌学术搜索

  3. Hantao霁
    看来作者出版物

    你也可以搜索这个作者PubMed谷歌学术搜索

  4. Jongsoo柳
    看来作者出版物

    你也可以搜索这个作者PubMed谷歌学术搜索

  5. 威廉·福克斯
    看来作者出版物

    你也可以搜索这个作者PubMed谷歌学术搜索

  6. 乔纳森Jara-Almonte
    看来作者出版物

    你也可以搜索这个作者PubMed谷歌学术搜索

  7. 安东尼娅Savcheva
    看来作者出版物

    你也可以搜索这个作者PubMed谷歌学术搜索

  8. 爱德华·e·DeLuca
    看来作者出版物

    你也可以搜索这个作者PubMed谷歌学术搜索

贡献

C.E.M.,'和H.J. designed the laboratory experiments. C.E.M., J.Y. and J.J.-A. carried out the experiments and processed the data. C.E.M., M.Y., H.J., J.Y., W.F. and J.J.-A. interpreted the laboratory results. A.S. and E.E.DeL. placed the laboratory results in the context of solar observations and modelling. C.E.M. analysed the laboratory data, prepared the figures, and wrote the manuscript. All authors contributed to the revision of the manuscript.

相应的作者

对应到克莱顿·e·迈尔斯。

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有竞争的经济利益。

额外的信息

本文的数字数据可以发现http://arks.princeton.edu/ark: 88435 / / dsp01j3860933c。

扩展数据数据和表

扩展数据图1实验装置。

等离子弧(粉红色)之间保持两个电极安装在玻璃衬底。的电极作为通量绳footpoints,横向隔开2xf= 36厘米,和他们有一个小半径一个f= 7.5厘米。这些footpoints到血管壁的垂直距离zw≈70厘米。四个磁场线圈组(两个容器内,两个外)协同工作产生各种潜在的磁场配置。更具体地说,使用两套橙色线圈生产指导潜在的领域,而两套蓝色线圈用于生产魁梧的势场。

扩展数据图2组件的潜在磁场配置。

捆扎领域运行垂直通量绳轴并产生众所周知的捆扎力,快速的空间衰减可以触发环不稳定。该指南,另一方面,沿着通量绳轴环形运行。它稳定扭结不稳定和生成一个封闭磁张力。总潜在的磁场,这是指导和捆扎领域贡献的叠加,是斜对齐通量绳。

图3扩展数据磁场特征喷发事件的分析。

一个的空间演化喷发扰动(红色),与环面失败事件图3进行比较(黑色)。b,进化的极向和环向磁场通量。注意的单调进化通量。c呼啦圈(Fh)、捆扎(F年代)和压力(Ft)迫使进化,也严格单调。d,e,测序JT和B“透明国际”进化。注意,当前配置文件仍然制服,对机器的墙稳步上升。形成一个新的通量绳在低海拔在最后一帧。

图4扩展数据样本原位磁场测量。

七个线性磁场探测器(黄色)垂直插入通量绳等离子体。二维探测器平面的对齐是(一个footpoint轴平行)或(b)垂直于它。在样例数据中,颜色代表出平面领域,而向量表示平面区域。磁轴的位置的环形截面(固体黑色线)是由平面外的逆转极向磁场,By。极向磁轴的横截面的位置被定义为循环中的O-point平面字段(By,Bz)。出平面场在后一种情况下的“内部”环向磁场通量绳B“透明国际”,这在本质上是顺的。

扩展数据图5 Height-time情节从四个代表通量绳排放。

一个,意味着环形等离子体电流波形显示,等离子体电流几乎是相同的所有四个病例(浅绿色乐队是标准差)。b,四个样品height-time情节,分别来自四个稳定的政权中确定图2。磁轴位置(黑线)定义的零交点By(t,z)数据,所示颜色。红线在每一帧上的高通量绳顶点。这个波形提供了的高度问一个和n在每个放电测量。c、表提取通量绳为每个放电参数。

扩展数据图6磁场和电流密度的数据计算通量绳的力量。

所示的探针阵列是一致的扩展数据图4 b。在左侧面板中,颜色是环形电流密度,JT和角向磁场的向量,BP。在右边面板中,色彩是内部环向磁场B“透明国际”,向量是极向电流密度JP。所有组件的J和B中列出的力密度测量扩展数据表3很容易计算。左侧面板中的轮廓极向通量函数的轮廓ψ(y,z)(见方程(4))。小半径的绳子一个(θ)是极向流定义的轮廓显示为红色(见方法)。

扩展数据表1实验室通量绳参数
全尺寸表
扩展数据表2比较太阳能和实验室的无量纲参数
全尺寸表
表3扩展数据分解的磁场,电流密度,并强制条款
全尺寸表

补充信息

代表和通量绳爆发放电稳定。

左上角:实验装置显示粉红色拱形通量绳连着两个导电footpoints。黄色竖线代表原位磁探针(见方法)。左下:两通量绳Height-time历史排放。正确的:帧序列测量平面外磁场覆盖相应的快照相机可见光图像。测量的磁轴位置(实线)是由平面外磁场的逆转(见方法)。见图1的突破个人从这个视频帧。(MOV 1098 kb)

幻灯片

权利和权限

再版和权限

关于这篇文章

验证通过CrossMark货币和真实性

引用这篇文章

迈尔斯,C。,Yamada, M., Ji, H.et al。一个动态磁张力太阳能喷发是失败的原因。自然528年,526 - 529 (2015)。https://doi.org/10.1038/nature16188

下载引用

  • 收到了:

  • 接受:

  • 发表:

  • 发行日期:

  • DOI:https://doi.org/10.1038/nature16188

本文引用的

评论

通过提交评论你同意遵守我们的条款和社区指导原则。如果你发现一些滥用或不符合我们的条件或准则请国旗是不合适的。

搜索

高级搜索

快速链接

自然简报

报名参加自然简报通讯-重要的科学,每天免费发送到您的收件箱中。

一天中最重要的科学故事,自由在你的收件箱。 报名参加自然简报
Baidu
map