空間中心在太陽(yáng)風(fēng)暴行星際傳播研究方面取得新進(jìn)展

　　日冕物質(zhì)拋射（CME）也叫太陽(yáng)風(fēng)暴，是空間天氣效應(yīng)的主要驅(qū)動(dòng)者。研究太陽(yáng)風(fēng)暴在整個(gè)日地空間的傳播規(guī)律具有至少兩方面的意義：有助于提高空間天氣預(yù)報(bào)（如到達(dá)地球的時(shí)間和速度等）；有助于理解其行星際傳播和跟日球?qū)酉嗷プ饔玫奈锢頇C(jī)制。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉潁、胡會(huì)東、王赤等人近期結(jié)合STEREO寬視場(chǎng)成像、太陽(yáng)風(fēng)觀測(cè)和重構(gòu)研究了慢日冕物質(zhì)拋射事件在日地空間的傳播規(guī)律。該工作是劉潁等人在2013年關(guān)于快日冕物質(zhì)拋射日地空間傳播研究的后續(xù)工作。這兩個(gè)工作以長(zhǎng)文形式分別發(fā)表于The Astrophysical Journal、The Astrophysical Journal Supplement。

　　該研究集中于慢日冕物質(zhì)拋射事件（速度小于400 km/s），并跟快事件（速度大于1000 km/s）和中等速度事件（速度介于兩者之間）做了比較。利用自主的三角測(cè)量法，發(fā)現(xiàn)慢事件日地空間傳播表現(xiàn)為二相規(guī)律：先緩慢加速至20-30太陽(yáng)半徑，然后基本上以背景太陽(yáng)風(fēng)速度傳播（約400 km/s），這跟快事件的三相傳播形成對(duì)比（脈沖加速相、快速減速相和近常速傳播相）。由此推斷，慢事件主要由背景太陽(yáng)風(fēng)前向拖曳加速，當(dāng)加速至背景太陽(yáng)風(fēng)速度時(shí)便跟背景太陽(yáng)風(fēng)一起運(yùn)動(dòng)，而快事件則主要由Lorenz力加速。不同速度的事件之間的比較揭示（見(jiàn)下圖），CME速度越大，加速和減速越快，加速和減速的距離越短。目前流行的CME減速拖曳模型（drag based model）可能無(wú)法解釋上述減速現(xiàn)象，主要原因在于沒(méi)有考慮CME激波對(duì)減速的貢獻(xiàn)。該比較也表明中等速度事件和慢事件在到達(dá)1 AU之前最終速度跟背景太陽(yáng)風(fēng)一樣，這一發(fā)現(xiàn)有助于空間天氣預(yù)報(bào)：可以采用太陽(yáng)風(fēng)的平均速度來(lái)作為那些事件到達(dá)地球的速度；而對(duì)于慢事件，只要知道它們到達(dá)25太陽(yáng)半徑的時(shí)間和速度便可預(yù)報(bào)到達(dá)地球的時(shí)間和速度（因?yàn)?5太陽(yáng)半徑后速度基本不變）。上述預(yù)報(bào)不需借助任何模型。

　　研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，慢事件雖然速度小，但能以獨(dú)特的方式增強(qiáng)空間天氣效應(yīng)。因其在日地空間傳播時(shí)間長(zhǎng)，與其他太陽(yáng)風(fēng)結(jié)構(gòu)相互作用的概率較大，從而可在行星際空間提供南向磁場(chǎng)和種子粒子以供進(jìn)一步處理。太陽(yáng)風(fēng)觀測(cè)和重構(gòu)表明，慢事件一般內(nèi)部磁場(chǎng)較弱，磁流繩的軸向保持為垂直于太陽(yáng)徑向方向，這些結(jié)果可能跟慢事件的起源有關(guān)。太陽(yáng)源區(qū)累積的能量不足以達(dá)到具有強(qiáng)磁場(chǎng)和高速度的爆發(fā)事件，并由此推斷，慢事件可能更多是日冕緩慢演化的結(jié)果，有別于其他瞬時(shí)災(zāi)變爆發(fā)現(xiàn)象。另外，本次研究也澄清了有關(guān)三角測(cè)量法的一些認(rèn)知，并建議了一個(gè)所謂的“最佳”實(shí)施方案。

　　論文信息:  

　　1. Liu,Y. D., Hu, H., Wang, C., et al., On Sun-to-Earth Propagation of Coronal Mass Ejections: II. Slow Events and Comparison with Others, 2016,ApJS, 222, 23.

　　2. Liu et al., On Sun-to-Earth Propagation of Coronal Mass Ejections, 2013, ApJ, 769, 45.