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实验室科研人员在太阳风暴传播和相互作用研究取得进展

2017年12月20日 星期三 08:59:02

太阳风暴(CME)在日地空间的传播是空间天气研究和预报的关键环节。我们此前的研究发现,一个典型的快事件在到达1 AU(日地平均距离)之前就完成主要的减速过程;另外,太阳风暴在日地空间传播时可以与多个其他事件发生相互作用,并非仅限于两个事件之间的相互作用,这是因为日地传播需要几天的时间,而在此期间可以发生多个太阳风暴。

除了宽视场成像观测,行星际II型射电暴可以为太阳风暴日地空间传播的动力学提供重要线索,包括太阳风暴之间的相互作用。然而,行星际II型射电暴特征如何与太阳风暴日地空间传播行为联系起来,仍然不清楚。为此,我们结合日冕仪成像、行星际II型射电暴、多点的太阳风就地观测,研究了2001年11月21-22日的三个连续爆发事件,得到了关于二者关联以及太阳风暴传播和相互作用的重要信息。

第一个事件(CME1)发生于11月21日。后两个事件(CME2,CME3)发生于22日,二者相隔约3个小时。CME2与CME3的相互作用导致了宽带的II型射电辐射(图1),因为二者的速度相差不多(1700和2200 km/s),他们的相互作用以及宽带II型射电辐射将会持续较久的时间。在11月24日00:07 UT,出现了又一次的辐射带宽和强度的增加。这是因为由CME3驱动的激波已穿过CME2,在此时刻(对应0.85 AU)开始与CME1相互作用。通过结合II型射电暴和太阳风就地测量,我们还得到了CME3驱动的激波穿越CME2和CME1的时间,分别约为14、6个小时。

我们提出一个不含任何自由参数的简易解析模型来描述CME3激波的传播。我们假设该激波在到达1 AU之前就完成主要的减速过程,减速率为常数,此后以近常速传播。解析模型给出的传播轮廓与II型射电暴在日地空间的辐射频带相符合(图1)。为了进一步验证这一轮廓,我们把距离延伸至Ulysses处(2.34 AU)。由图2可见,我们的解析模型能够很好的追踪该激波在行星际空间中的传播,并直至Ulysses(2.34 AU)的距离。

该论文发表于The Astrophysical Journal,并被欧洲太阳射电学者团体(CESRA)选为“科学金块”(“Science Nugget”)做亮点介绍。

Citation: 刘颍, 赵晓威, 朱蓓, Propagation and Interaction Properties of Successive Coronal Mass Ejections in Relation to a Complex Type II Radio Burst, ApJ, 2017, 849:112.

CESRA Science Nugget:

http://www.astro.gla.ac.uk/users/eduard/cesra/?p=1693



图1 II型射电暴动态频谱。黑色虚线代表我们提出的简易解析模型。第一条垂直点线为激波减速至近常速的时间,第二条垂直点线为激波开始与CME1相互作用的时间,第三条垂直点线为激波到达地球的时间。

图2 由CME3驱动的激波从太阳至Ulysses(2.34 AU)的传播轮廓。我们提出的解析模型(黑色实线)与太阳附近的LASCO观测、行星际II型射电暴频率漂移、地球和Ulysses的太阳风就地测量、以及二者之间的MHD太阳风传播结果都符合的很好。

 

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