本文選題：日冕 + 色球�。� 參考：《山東大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：日冕準(zhǔn)周期性擾動(dòng)是指日冕輻射強(qiáng)度隨時(shí)間存在準(zhǔn)周期性的起伏現(xiàn)象。在太陽(yáng)極區(qū)冕洞中,這種擾動(dòng)的周期主要集中在10-30分鐘范圍,并且擾動(dòng)結(jié)構(gòu)往往能夠以接近當(dāng)?shù)芈曀?約100 km s-1)的速度沿著磁力線往外傳播到超過(guò)2個(gè)太陽(yáng)半徑的距離。日冕準(zhǔn)周期性擾動(dòng)是太陽(yáng)物理研究中的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題,研究的歷史已有三十多年,雖然取得了很多進(jìn)展,但是仍有一些重要的問(wèn)題尚未解決。這其中一個(gè)最基本的問(wèn)題是：這種傳播的亮度結(jié)構(gòu)的物理成因和本質(zhì)是什么?由于日冕準(zhǔn)周期性強(qiáng)度擾動(dòng)的傳播速度與當(dāng)?shù)芈曀傧喈?dāng),因此最普遍的看法認(rèn)為它們是慢磁聲波在日冕中傳播的體現(xiàn)。但是,它們是如何被激發(fā)的?如果激發(fā)源在光球,那么將無(wú)法繞開(kāi)低頻慢磁聲波在通過(guò)色球時(shí)會(huì)被反射而不能到達(dá)日冕的物理?xiàng)l件限制,由于這個(gè)原因,以往的數(shù)值研究往往將邊界定在過(guò)渡區(qū)或日冕。另外一種觀點(diǎn)則認(rèn)為這種擾動(dòng)是反復(fù)發(fā)生的等離子體噴流,但由于觀測(cè)上很難區(qū)分波動(dòng)還是流動(dòng),因而尚未得到證實(shí)�；趯�(duì)日冕準(zhǔn)周期性擾動(dòng)的物理理解仍然有爭(zhēng)議,并且其研究對(duì)日冕加熱和太陽(yáng)風(fēng)物質(zhì)供應(yīng)可能具有重要的意義(如果理解為波動(dòng),那么它們的傳播與衰減可能對(duì)于低層日冕的加熱有貢獻(xiàn)；如果理解成流動(dòng),則它們對(duì)太陽(yáng)風(fēng)的物質(zhì)供應(yīng)可能有貢獻(xiàn)),本論文旨在通過(guò)分析太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)(SDO)獲得的多波段高分辨率的觀測(cè)數(shù)據(jù),研究太陽(yáng)極區(qū)冕洞內(nèi)日冕強(qiáng)度擾動(dòng)的觀測(cè)特征、激發(fā)過(guò)程和傳播性質(zhì),以深入理解這種現(xiàn)象的物理成因和本質(zhì)。我們首先分析了SDO/AIA 171A波段觀測(cè)到的極區(qū)冕洞內(nèi)日冕準(zhǔn)周期性強(qiáng)度擾動(dòng)的觀測(cè)特征。對(duì)觀測(cè)區(qū)域內(nèi)每一個(gè)像素點(diǎn)上輻射強(qiáng)度隨時(shí)間的變化曲線進(jìn)行傅立葉變換得到頻域空間的幅值隨頻率的變化。通過(guò)選取特定頻率(或頻率段)的幅值(或幅值和),我們可以構(gòu)建某個(gè)頻率(或頻率段)上的二維幅值圖。相比于原始輻射強(qiáng)度圖,日冕強(qiáng)度擾動(dòng)在二維幅值圖中更容易識(shí)別,在臨邊之外呈現(xiàn)為狹長(zhǎng)的、射線狀的精細(xì)結(jié)構(gòu)。這些精細(xì)結(jié)構(gòu)是日冕強(qiáng)度擾動(dòng)的傳播通道,同時(shí)與極區(qū)磁場(chǎng)的位形非常相似,因此很可能反映了日冕擾動(dòng)沿著極區(qū)開(kāi)放磁力線向外傳播的性質(zhì)。通過(guò)小波分析方法,我們能夠?qū)μ囟ǖ娜彰釘_動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行頻域分析。通過(guò)分析三組極區(qū)冕洞觀測(cè)數(shù)據(jù),我們對(duì)42個(gè)精細(xì)擾動(dòng)結(jié)構(gòu)的傳播速度與周期進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。我們發(fā)現(xiàn)擾動(dòng)周期為20.8士6.8分鐘,這與前人對(duì)個(gè)別事例的觀測(cè)結(jié)果是一致的。對(duì)日冕準(zhǔn)周期性強(qiáng)度擾動(dòng)傳播速度的研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)比較普遍的現(xiàn)象,即它們的傳播速度可以分成兩段,在傳播路徑的底部其速度較低,平均為42.6土14.6km s-1在傳播路徑的上部其速度相對(duì)較高,平均為117.2±25.3 km s-1這種傳播速度的分布說(shuō)明了日冕準(zhǔn)周期性強(qiáng)度擾動(dòng)的物理性質(zhì)在傳播過(guò)程中可能發(fā)生了改變,其底部較低的傳播速度可能與其激發(fā)源的性質(zhì)有關(guān)。通過(guò)對(duì)日冕準(zhǔn)周期性強(qiáng)度擾動(dòng)觀測(cè)特征的了解,我們意識(shí)到它們的激發(fā)源可能來(lái)自太陽(yáng)低層大氣,且這種激發(fā)源的速度平均約為40km s-1。結(jié)合SDO/AIA儀器在較低溫度波段304 A的觀測(cè),我們進(jìn)一步研究了日冕準(zhǔn)周期性強(qiáng)度擾動(dòng)的激發(fā)源。為了有效跟蹤日冕強(qiáng)度擾動(dòng)的快速演化過(guò)程,我們提出了一種基于時(shí)間序列平滑的簡(jiǎn)單濾波方法。通過(guò)跟蹤AIA 171 A觀測(cè)到的日冕強(qiáng)度擾動(dòng)以及304A波段觀測(cè)到的臨邊針狀體的演化,并分析了這兩個(gè)波段觀測(cè)到的太陽(yáng)活動(dòng)事件之間的關(guān)聯(lián)性,我們發(fā)現(xiàn)了明確的證據(jù)表明針狀體是日冕準(zhǔn)周期性強(qiáng)度擾動(dòng)的重要激發(fā)源。這個(gè)觀測(cè)結(jié)果首次揭示了日冕準(zhǔn)周期性強(qiáng)度擾動(dòng)與低層太陽(yáng)大氣活動(dòng)之間的聯(lián)系：重復(fù)出現(xiàn)的色球／過(guò)渡區(qū)等離子體噴流(針狀體)產(chǎn)生了日冕中的準(zhǔn)周期性強(qiáng)度擾動(dòng)。最后,我們通過(guò)研究?jī)蓚�(gè)不同波段(AIA 171 A和193A,代表不同日冕溫度)觀測(cè)的日冕準(zhǔn)周期性強(qiáng)度擾動(dòng)的傳播性質(zhì)來(lái)進(jìn)一步理解它們的物理本質(zhì)。通過(guò)分析擾動(dòng)幅值隨傳播高度的變化,我們發(fā)現(xiàn)極區(qū)日冕準(zhǔn)周期性強(qiáng)度擾動(dòng)的衰減規(guī)律在臨邊之外35"(約25000km)左右的高度上發(fā)生改變。在該高度以上,強(qiáng)度擾動(dòng)的衰減呈指數(shù)形式；而在該高度以下,擾動(dòng)衰減隨高度變化快且呈非指數(shù)形式。這表明強(qiáng)度擾動(dòng)可能經(jīng)歷了兩步式的衰減,而非在所有高度上通過(guò)單一機(jī)制衰減。這種觀測(cè)結(jié)果與線性慢磁聲波理論是不相符的。為了探索觀測(cè)與慢磁聲波理論不符合的原因,我們分析了日冕強(qiáng)度擾動(dòng)的功率譜。我們發(fā)現(xiàn)日冕準(zhǔn)周期性強(qiáng)度擾動(dòng)在兩個(gè)日冕波段觀測(cè)得到的功率譜指數(shù)是大體相同的。我們還發(fā)現(xiàn),在傳播路徑底部,在8-40分鐘周期范圍內(nèi),功率譜存在一個(gè)額外增強(qiáng)的部分。這可能是從太陽(yáng)低層大氣向上傳輸?shù)臄_動(dòng)源對(duì)功率譜有所貢獻(xiàn)。通過(guò)比較AIA 304A觀測(cè)的針狀體對(duì)應(yīng)的功率譜和AIA 171 A觀測(cè)到的日冕強(qiáng)度擾動(dòng)的功率譜,發(fā)現(xiàn)兩者有很好的一致性。因此,我們首次提出日冕強(qiáng)度擾動(dòng)是由針狀體激發(fā)的一系列隨機(jī)獨(dú)立的慢波脈沖列組成的,這些慢波脈沖列不僅攜帶了慢波本身的信息,而且反映了作為激發(fā)源的針狀體間歇性發(fā)生的特征。
[Abstract]:The solar corona quasi - periodic perturbation is a hot topic in the solar physics research , but the most common view is that the perturbation is a hot point in the solar physics study . However , the most basic problem is that the perturbation is a hot point in the solar physics study . However , the most common view is that the perturbation is a thermal point in the solar physics study .
In this paper , we study the observation characteristics , excitation process and propagation properties of coronal quasi - periodic intensity disturbances in the coronal holes in the solar polar region .
In order to find out the reason for the non - conformity of the observed and slow magnetic acoustic wave theory , the power spectrum of coronal intensity disturbance is generally the same . We also found that the power spectrum of coronal intensity disturbance is the same in the range of 8 - 40 minutes .
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：P182.2

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本文編號(hào)：1923038