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中国科大科研团队揭示太阳爆发重构过程

光明日报　　2023-05-16 09:19:48


(资料图片仅供参考)

日前，中国科学技术大学日地空间物理研究团队在太阳爆发活动的研究中取得重要进展，发现太阳爆发结构在早期爆发过程中发生了复杂的重构演化。研究成果近日发表于《自然-天文学》。

太阳爆发活动的一个主要表现形式是日冕物质抛射，即太阳大气中缓慢积累的磁能在短时间内被剧烈地释放出来，将局部大气加热到上千万摄氏度——被称为耀斑，并产生大量高能粒子，同时上亿吨日冕物质携带着磁场被抛射到行星际空间。在接下来几天内，它将扰动整个太阳系的空间环境，尤其是影响现代社会中的各种高技术系统，包括航天、航空、通信、电网等。

自20世纪70年代被发现以来，日冕物质抛射一直是太阳和日地空间物理关注的焦点。此次研究中，研究团队对发生在2014年9月10日的日冕物质抛射事件进行了深入研究。他们发现，爆发前形成的磁绳结构在爆发过程中经历了一系列复杂的剥蚀、瓦解和重建。

观测证据表明，爆发前具有S形结构的磁绳从小尺度的“种子”发展而来，这一过程也为团队前期的研究成果提供了不同角度的重要佐证。爆发开始时，磁绳的足点被低层大气中一个梯形的亮带清晰地勾勒出来；在随后的剧烈爆发过程中，爆发结构的足点由于物质缺失表现为日冕中的暗化区。伴随着太阳色球耀斑带的高度动态变化和日冕暗化区域的随之漂移，爆发结构的足点位置发生了剧烈的迁移，与爆发前磁绳的足点区域几乎没有交集；而根据经典图像，表征爆发结构足点的日冕暗化区本应覆盖原有磁绳的足点。耀斑带末端则呈现极度不规则的形态以及来回拉锯式的运动，揭示磁绳内部以及磁绳与周围磁场间发生着复杂的三维磁场重联。这些现象表明，爆发过程中的三维磁场重联将原有磁绳的磁通量几乎完全替换。

这一研究揭示了以前鲜有报道的复杂三维磁重联的细节过程及其在日冕物质抛射形成中的重要作用，同时为行星际空间复杂抛射结构的产生提供了新的物理解释，也为空间天气预报带来启示。（记者常河、丁一鸣）

(责编：李依环、郝孟佳)
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