太阳耀斑和日冕物质抛射(CME)所产生的大量高能粒子和各种辐射增强等可以造成日地空间环境的剧烈扰动。因此,全面了解它们的本质并掌握其发生发展的规律至关重要。耀斑和CME本质上是三维的,但是目前关于它们的三维结构和三维动力学演化的观测和理论研究相对比较薄弱。利用地面和空间卫星的多波段观测数据,统计研究耀斑带扫过黑子本影的耀斑和相关CME的特征,理解它们的磁能积累、触发和释放过程;使用STEREO卫星双星的观测数据,重构CME、暗条爆发和耀斑等的三维结构,研究它们的三维结构和动力学演化过程;使用SDO卫星的观测数据,研究耀斑、CME等大尺度活动现象和活动源区矢量磁场演化之间的相互关系;并结合其他卫星的多波段观测数据,研究耀斑和CME从光球到日冕不同高度处的变化以及它们之间的相互关系,从而进一步的理解它们的储能、初发和发展过程,探求它们的本质,为耀斑和CME的理论研究提供观测依据和理论线索。
flux ropes;filaments;flares;EUV waves;coronal mass ejections
耀斑和日冕物质抛射(CME)等太阳爆发活动是空间天气扰动的源头,对它们物理本质的理解对于研究并预报空间天气具有十分重要的意义。太阳活动本质上是三维的,因此对它们三维结构和演化的研究至关重要。经过三年的努力,我们在耀斑、暗条(磁流绳)爆发、CME和远紫外(EUV)波等方面都取得了一些重要结果。 (1)通过分析两个磁流绳的爆发,我们发现磁流绳同时具有热的和冷的成分,并第一次从观测上明确了爆发磁流绳和相关CME的时空关系,指出爆发磁流绳对应于CME的亮核。在活动区演化过程中,我们第一次发现并定义了从相同位置处连续出现的相似磁流绳,并研究了它们与CME的关系。通过分析两个分别被日浪和爆发暗条物质所示踪出来的磁流绳,我们描绘了它们的精细结构,及其足点处的磁场分布,并估算了它们的磁通量。 (2)通过研究一个极冠暗条58个倒勾6天的演化,我们发现了它们三类不同的形成和消失机制,并分析了它们的振荡、侧向移动和物质流动等动力学行为。我们在一个暗条的演化过程中,第一次报道了SDO观测的大幅度纵向振荡,并分析了它们的特性和成因。使用两颗或多颗卫星不同视角的观测,我们重构了爆发暗条的三维结构,并研究了它们真实的演化过程。 (3)利用STEREO和SDO卫星的数据,我们统计研究了全球EUV波的演化,及其强度振幅的变化。我们具体分析了一个全球EUV波,研究了它在传播过程中与活动区、冕洞和日冕亮结构之间的相互作用。我们第一次发现,在EUV波遇到活动区之后,初始波消失,而一个具有相同速度的次级波在活动区边界内出现。(4)我们研究了一个活动区从浮现到消失的整个过程,分析了磁场演化和太阳活动之间的关系,并通过细致研究一个爆发事件,探讨了耀斑、暗条爆发、CME和EUV波之间的时空关系。我们在三个活动事件中发现了磁重联的表现磁场线从开放场演变为闭合场。我们使用活动经度带的信息,改进了耀斑的预报模型;还结合耀斑和CME的信息,改进了太阳质子事件的预报模型。同时,我们在小尺度磁场方面也做了拓展性研究,如网络内场、小尺度磁元和极区矢量磁场等。 在本项目的支持下,共有19篇国际核心刊物论文发表。一名项目主要成员在项目执行期间获得博士学位。