項(xiàng)目簡(jiǎn)介:
太陽(yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射(CME)是太陽(yáng)表面最劇烈的兩種活動(dòng)現(xiàn)象,是日地空間擾動(dòng)和地磁活動(dòng)的源泉。因此,對(duì)它們的研究一直是太陽(yáng)物理學(xué)和空間天氣學(xué)的前沿課題。本項(xiàng)目在國(guó)家973計(jì)劃和自然科學(xué)基金的資助下,對(duì)兩種活動(dòng)現(xiàn)象從觀測(cè)和理論兩個(gè)方面展開深入的研究,獲得了一批創(chuàng)新成果,提出了重要的新觀點(diǎn)、新模型和新方法,具體內(nèi)容包括:
(1)提出了CME的新浮磁流觸發(fā)機(jī)制,成為目前國(guó)際上公認(rèn)的少數(shù)幾種CME的觸發(fā)機(jī)制之一,被大量引用并激發(fā)了一些后續(xù)研究;
(2)揭示了日冕EIT波的本質(zhì),提出了全新的傳播機(jī)制,指出它不是真正的波,而是產(chǎn)生于閉合磁環(huán)的逐漸打開過程,從根本上改變了以往認(rèn)為它是一種波動(dòng)現(xiàn)象的看法。EIT望遠(yuǎn)鏡首席科學(xué)家專門在權(quán)威刊物上發(fā)表3篇觀測(cè)性的論文,支持這個(gè)觀點(diǎn);
(3)在耀斑磁重聯(lián)的研究中成功實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)向熱傳導(dǎo)的數(shù)值模擬,提出了太陽(yáng)耀斑的統(tǒng)一模型,認(rèn)為磁場(chǎng)重聯(lián)點(diǎn)高度的不同是導(dǎo)致耀斑形態(tài)差異的基本原因之一;
(4)系統(tǒng)地研究了耀斑中高能粒子對(duì)各個(gè)波段譜線和連續(xù)譜的影響,首次提出了埃勒曼炸彈的非熱模型,成功地闡述了白光耀斑的加熱和輻射機(jī)制;
(5)提出了耀斑譜線不對(duì)稱性的自洽解釋,揭示了譜線快速變化的物理起源,提出鎳譜線在特定環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)發(fā)射的新觀點(diǎn);
(6)基于自己的儀器獲得了一大批高質(zhì)量的耀斑多波段二維光譜資料,首次發(fā)現(xiàn)了白光耀斑在近紅外波段的連續(xù)發(fā)射。
本項(xiàng)目發(fā)表SCI論文52篇,其中影響因子4.0以上的36篇。本項(xiàng)目的成果獲得了國(guó)際同行的廣泛認(rèn)可,論文被他人引用370余篇次,其中SCI他引299篇次。英國(guó)L. K. Harra教授和美國(guó)NASA專家A. C. Sterling等人在多篇論文中,以本項(xiàng)目提出的模型為基礎(chǔ),很好地解釋了他們的觀測(cè)發(fā)現(xiàn);著名太陽(yáng)物理學(xué)家M. J. Aschwanden在專著(研究生教科書)中引用了本項(xiàng)目10篇論文,大篇幅介紹項(xiàng)目的成果;美國(guó)PASP雜志發(fā)表的天體物理年評(píng)引用了本項(xiàng)目13篇論文。項(xiàng)目組成員在國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上做邀請(qǐng)報(bào)告12次。
主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn):
1. 提出了日冕物質(zhì)拋射(CME)的新浮磁流觸發(fā)機(jī)制,即新浮磁流與日冕磁場(chǎng)的局部磁重聯(lián)導(dǎo)致暗條磁繩系統(tǒng)平衡的破壞,從而產(chǎn)生CME的爆發(fā)。該機(jī)制很好地解釋了CME和耀斑的關(guān)系及其和新浮磁流密切相關(guān)的觀測(cè)事實(shí),得到了國(guó)際權(quán)威專家的贊同和國(guó)際同行的廣泛引用,并激發(fā)出國(guó)際學(xué)者以該模型為基礎(chǔ)的一些后續(xù)研究。該機(jī)制已成為目前國(guó)際上公認(rèn)的少數(shù)幾種CME的觸發(fā)機(jī)制之一。(學(xué)科分類:太陽(yáng)物理學(xué)、空間等離子體物理,代表性論文1)
2. 提出了全新的日冕EIT波的傳播機(jī)制,指出它不是真正的波,而是源于CME爆發(fā)時(shí)閉合磁環(huán)的逐漸打開過程,從根本上改變了以往認(rèn)為它是一種波動(dòng)現(xiàn)象的看法。該模型很好地解釋了EIT波的速度以及它避開活動(dòng)區(qū)和冕洞的觀測(cè)特征。EIT望遠(yuǎn)鏡首席科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究組專門在國(guó)際一流期刊上發(fā)表3篇觀測(cè)性的論文,對(duì)我們的模型表示支持。其他一些專家也從不同的觀測(cè)角度證實(shí)了我們的新觀點(diǎn)。(學(xué)科分類:太陽(yáng)物理學(xué),代表性論文2、3)
3. 在耀斑磁重聯(lián)的研究中成功實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)向熱傳導(dǎo)的數(shù)值模擬,并且提出了太陽(yáng)耀斑的統(tǒng)一模型,認(rèn)為重聯(lián)點(diǎn)高度的不同是導(dǎo)致耀斑不同形態(tài)的基本原因之一,即雙帶耀斑的重聯(lián)點(diǎn)較高,而致密耀斑的重聯(lián)點(diǎn)較低。這個(gè)觀點(diǎn)為正確理解耀斑的物理機(jī)制和不同形態(tài)提供了理論基礎(chǔ)。(學(xué)科分類:太陽(yáng)物理學(xué),代表性論文4、5)
4. 首次提出了埃勒曼炸彈的非熱模型,認(rèn)為它是一種位于低層大氣的、伴隨高能粒子加熱的類耀斑現(xiàn)象。該模型能很好地解釋觀測(cè)到的譜線輪廓的形狀,同時(shí)也能解釋以往的熱模型所不能解釋的譜線的偏振現(xiàn)象。闡述了白光耀斑低層大氣的加熱過程和連續(xù)輻射的起源,提出了高能電子加熱色球伴隨輻射加熱光球的模型,解決了高能電子直接加熱效率不足的問題。該模型已成功地解釋了最近觀測(cè)到的近紅外的白光耀斑。(學(xué)科分類:太陽(yáng)物理學(xué),代表性論文6)
5. 系統(tǒng)地研究了高能電子對(duì)耀斑譜線的作用,提出了電子束強(qiáng)度的變化可以導(dǎo)致譜線不對(duì)稱性符號(hào)的變化,光學(xué)譜線的快速變化對(duì)應(yīng)于小規(guī)模、短時(shí)標(biāo)的高能電子束的注入,鎳6768埃譜線在低溫和高能電子轟擊時(shí)會(huì)出現(xiàn)發(fā)射等新觀點(diǎn)。關(guān)于鎳譜線發(fā)射特性的研究成果被國(guó)際同行作為理論依據(jù),很好地解釋了衛(wèi)星觀測(cè)到的磁場(chǎng)瞬時(shí)變化現(xiàn)象。(學(xué)科分類:太陽(yáng)物理學(xué),代表性論文7-9)
6. 基于自己的太陽(yáng)塔望遠(yuǎn)鏡和成像光譜儀,觀測(cè)到了一大批高質(zhì)量的耀斑多波段二維光譜資料,構(gòu)成了很有特色的耀斑二維光譜數(shù)據(jù)庫(kù)。提出了新的光譜分析方法,推導(dǎo)出耀斑物理參量的空間分布和隨時(shí)間的演化,首次發(fā)現(xiàn)了白光耀斑在近紅外波段的連續(xù)發(fā)射,以及光學(xué)耀斑環(huán)的頂部具有高溫、高密度等性質(zhì)。(學(xué)科分類:太陽(yáng)物理學(xué),代表性論文10)
主要完成人:
1. 丁明德
重點(diǎn)從事太陽(yáng)耀斑和活動(dòng)區(qū)的多波段觀測(cè)和分析、非局部熱動(dòng)平衡計(jì)算、太陽(yáng)耀斑的輻射和動(dòng)力學(xué)過程等方面工作。在主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)3、4、5、6等方面做出重要貢獻(xiàn),包括:提出太陽(yáng)耀斑的統(tǒng)一模型;提出埃勒曼炸彈的非熱模型;提出白光耀斑的加熱和輻射機(jī)制;提出耀斑譜線不對(duì)稱性的自洽解釋;提出耀斑譜線快速變化的物理起源;提出鎳譜線在特定條件下的發(fā)射特性;系統(tǒng)地開展耀斑的多波段二維光譜觀測(cè);發(fā)現(xiàn)白光耀斑在近紅外波段的連續(xù)發(fā)射。支持本人貢獻(xiàn)的代表性論文4-10。在該項(xiàng)目中的工作量占本人工作量的80%以上。
2. 陳鵬飛
重點(diǎn)從事太陽(yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射的磁流體力學(xué)數(shù)值模擬工作。在主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1、2、3等方面做出重要貢獻(xiàn),包括:提出日冕物質(zhì)拋射的新浮磁流觸發(fā)機(jī)制;提出日冕EIT波新的傳播機(jī)制;完成了含場(chǎng)向熱傳導(dǎo)的磁流體力學(xué)數(shù)值模擬,提出太陽(yáng)耀斑的統(tǒng)一模型。支持本人貢獻(xiàn)的代表性論文1-5、10。在該項(xiàng)目中的工作量占本人工作量的80%以上。
3. 方成
重點(diǎn)從事太陽(yáng)耀斑和活動(dòng)區(qū)的多波段觀測(cè)和分析、非局部熱動(dòng)平衡計(jì)算等方面工作。在主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2、3、4、6等方面做出重要貢獻(xiàn),包括:提出日冕EIT波新的傳播機(jī)制;提出太陽(yáng)耀斑的統(tǒng)一模型;提出埃勒曼炸彈的非熱模型;提出耀斑譜線不對(duì)稱性的自洽解釋;系統(tǒng)地開展耀斑的多波段二維光譜觀測(cè);發(fā)現(xiàn)白光耀斑在近紅外波段的連續(xù)發(fā)射。支持本人貢獻(xiàn)的代表性論文2-7、10。在該項(xiàng)目中的工作量占本人工作量的60%。
4. 唐玉華
重點(diǎn)從事太陽(yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射的觀測(cè)和分析、太陽(yáng)大氣磁流體力學(xué)等方面工作。在主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)3等方面做出重要貢獻(xiàn),包括:提出太陽(yáng)耀斑的統(tǒng)一模型;提出Hα和軟X射線增亮事件與新浮磁流的關(guān)系。支持本人貢獻(xiàn)的代表性論文4、5。在該項(xiàng)目中的工作量占本人工作量的50%。
10篇代表性論文:
1. An emerging flux trigger mechanism for coronal mass ejections / ApJ, 545, 524-531
2. Evidence of EIT and Moreton waves in numerical simulations / ApJ, 572, L99-L102
3. A full view of EIT waves / ApJ, 622, 1202-1210
4. Simulation of magnetic reconnection with heat conduction / ApJ, 513, 516-523
5. Flaring loop motion and a unified model for solar flares / ApJ, 520, 853-858
6. Line profiles in moustaches produced by an impacting energetic particle beam / A&A, 332, 761-766
7. Influence of non-thermal processes on line asymmetries in solar flares / A&A, 318, L17-L20
8. On the fast fluctuations in solar flare Hα blue wing emission / ApJ, 552, 340-347
9. Non-LTE calculation of the Ni I 676.8 nanometer line in a flaring atmosphere / ApJ, 576, L83-L86
10. Multi-line two-dimensional spectroscopy of a limb flare / A&A, 348, L29-L32
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