通过将航天器在原位观测到的太阳风等离子体逆向追踪至其在太阳表面的源区，能够帮助理解控制太阳风产生、加热与加速的关键物理过程。目前，太阳风溯源研究普遍采用帕克（Parker）螺旋日球层磁场模型与势场源表面（PFSS）日冕磁场模型的磁力线追踪方法。同时，太阳风溯源研究多聚焦于黄道面附近的低纬度区域，而对于源自极区冕洞的高速太阳风，缺乏其溯源可靠性研究。
图 1 Ulysses和 Wind航天器观测的太阳风的溯源。
天气室博士研究生马鑫怡、杨利平研究员、冯学尚研究员、田晖教授等人结合常用的日球层磁场模型（Parker螺旋模型和Fisk模型）与日冕磁场模型（势场源表面PFSS、势场电流片PFCS和电流片源表面CSSS），利用Ulysses航天器独特的高纬度轨道数据，重点分析高纬太阳风的溯源结果，并将其与Wind航天器在黄道面内的观测结果进行对比（如图1所示）。利用STEREO-A飞船的极紫外成像等遥感观测，评估了不同模型下溯源结果的可靠性。同时，评估两种日球层磁场模型对磁场强度、极性和位型结构的预测与观测数据的一致性，计算不同模型所追溯到的光球足点在纬度和经度上的偏差，为溯源不确定性提供一个直观的、可量化的度量。
研究发现虽然Fisk和Parker日球层模型预测的极性和磁场强度均与观测具有相当的⼀致性，但它们在源表⾯溯源的⾜点位置存在显著的经向位移；对于日冕磁场模型（PFSS、PFCS、CSSS），预测的光球层⾜点在高/中纬太阳风中变化较⼩，但在黄道/低纬太阳风中存在较⼤偏差；研究还发现极区冕洞太阳风对模型依懒性小，简单的PFSS+Parker模型组合适用于其溯源。
该项研究为太阳极区观测卫星夸父二号的科学目标二揭示高速太阳风起源做预研，所建立的溯源方法可用于夸父二号相关数据的分析。相关结果近日发表于The Astrophysical Journal。本研究受到科技部国家重点研发计划、太空探源专项、国家自然科学基金面上项目等的联合资助。
论文链接：Xinyi Ma, Liping Yang, Xueshang Feng, Hui Tian, Honghong Wu, Fang Shen, Wangning Zhang, Mengxuan Ma, Xiao Zhang, Ziwei Wang. Backmapping of the High- and Low-latitude Solar Wind under Multiple Heliospheric and Coronal Magnetic Field Configurations[J]. 2025, 994:160. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae0f1e