论文部分内容阅读
太阳是距离我们最近的恒星。太阳上的爆发活动,如日冕物质抛射(CMEs),耀斑等,都能对空间天气和地球气候产生重要影响。太阳磁场在太阳活动中扮演着重要作用。目前,人们可以利用观测数据与模型相结合来模拟全球范围内磁场的长期变化;也可以重现局部区域磁场在短时间内的动态演化过程。通量传输模型可以模拟太阳磁场的长期演化特征,进而用于相关空间天气预报。为了精准预测太阳磁场环境,磁通量模型发展出了很多版本。我们利用Yeates等(2007)(以下简称Y模型)与Worden和Harvey(2000)(以下简称WH模型)两个模型预测2003-2014年之间10.7 cm射电通量(F10.7)的短期变化。在估计F10.7数值时,两个模型表现都较好。我们分析了相关系数、平均绝对值误差、均方根误差、相对误差和频次分布等统计结果,发现Y模型预测结果优于WH模型。我们认为WH模型中使用的经向流和扩散过程与观测有差异。这可能对磁通量的估计有影响。CMEs是指大尺度等离子体和磁场从太阳上爆发并传播到行星际空间的现象。理解CME的演化对我们预测空间天气有重要作用。在数值模拟的帮助下,我们可以重现CME的发生和发展过程。有许多模拟CMEs的研究是基于人工假设的通量绳。然而,太阳动力学平台(SDO)卫星上搭载的日震和磁场测量仪(HMI)可以提供三维矢量磁场,三维矢量速度场可以用差分仿射速度估计(DAVE4VM)方法得到。我们利用这些信息作为底边界条件研究在接近真实环境中通量绳的形成和CME爆发的原因。本文中,我们使用三维磁流体动力学(MHD)数据驱动模型模拟了活动区NOAA AR 12371在2015年6月22日的一次CME爆发事件。我们利用解元守恒元(CESE)格式求解整套MHD方程组,底部用矢量磁场和速度场驱动。模拟结果显示,磁中性线(PIL)附近形成了两个肘型磁环,类似于Moore等(2012,2018)提出的tether-cutting情景。磁通量的时间演化表明黑子经历了对消和磁场浮现过程。由矢量磁场得到的流场显示PIL附近存在持续的剪切和汇聚运动。模拟展示了两个肘型磁环发生重联形成了一个反S-型sigmoid,意味着发生了 tether-cutting重联。这种情况与大气成像组件(AIA)望远镜的观测一致。然后,我们分析了磁场的衰减率,结果显示通量绳进入到了能够触发torus不稳定性的区域。我们认为,本次CME的爆发是由于光球运动、重联和torus不稳定性等多种因素造成的。此外,我们的模拟结果重现了典型CMEs的三分量结构。