太陽不僅是離我們最近的一顆恒星,同時(shí)也是唯一一顆可供我們近距離觀測的恒星。其為我們了解恒星演化規(guī)律以及極端空間條件下磁化等離子體行為提供了大量的觀測資料。與眾多天體類似,太陽的外面也被一層大氣所包圍。觀測表明太陽大氣并不是穩(wěn)定不變的,而是處在一個(gè)高度變化的狀態(tài),時(shí)時(shí)刻刻都發(fā)生著各種活動(dòng)現(xiàn)象。發(fā)生在太陽大氣中的這些活動(dòng)現(xiàn)象不僅與空間天氣密切相關(guān),同時(shí)也深刻影響著我們的地磁場以及氣候變化。因此對太陽大氣的研究一直是太陽物理中的一個(gè)熱點(diǎn)。太陽大氣中存在著各種尺度各種時(shí)標(biāo)的活動(dòng)現(xiàn)象。這些活動(dòng)現(xiàn)象主要包括各種波動(dòng)、物質(zhì)流以及快速能量釋放過程,它們本質(zhì)上都是太陽大氣中磁化等離子體的動(dòng)態(tài)過程。通常我們所觀測到的太陽活動(dòng)事件均由多種動(dòng)態(tài)過程組合而成。要真正理解太陽大氣的物理特性及其演化規(guī)律,毫無疑問需要我們對這些動(dòng)態(tài)過程有深入的了解。然而由于觀測手段和技術(shù)水平的不足,以及太陽大氣本身復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特性,使得太陽大氣中的各種動(dòng)態(tài)過程一直難以被很好理解。更加詳細(xì)和深入的了解這些發(fā)生在太陽大氣中的動(dòng)態(tài)過程,需要觀測和理論兩方面的努力。本文基于最新的空間和地面觀測對太陽大氣中普遍存在的幾種動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行了研究和分析。首先我們對冕環(huán)中的快模kink振蕩進(jìn)行了觀測分析,首次發(fā)現(xiàn)相鄰冕環(huán)中存在明顯不同的振蕩,進(jìn)一步分析則表明這種現(xiàn)象可能是由不同諧波主導(dǎo)。觀測結(jié)果也表明同一冕環(huán)中不同諧波的空間分布也不相同。這些結(jié)果都說明盡管具有相鄰的位置關(guān)系,相鄰冕環(huán)間物理特性的差異依然足以產(chǎn)生明顯不同的振蕩。此外對于同一冕環(huán)不同位置振蕩的研究則表明同一冕環(huán)不同位置的振蕩也可以有完全不同的表現(xiàn),這種現(xiàn)象是由偏的耀斑源激發(fā),其中遠(yuǎn)離耀斑源的一側(cè)呈現(xiàn)振幅增長的相,而靠近耀斑源一側(cè)則呈現(xiàn)類似衰減的相,我們稱之為冕環(huán)的不對稱振蕩。由于觀測到的冕環(huán)本身及其背景環(huán)境都有著比較對稱的結(jié)構(gòu),我們認(rèn)為這樣的不對稱振蕩現(xiàn)象可能是由于偏的激發(fā)源產(chǎn)生的不對稱激發(fā)所造成。對此我們提出一種可能的不對稱冕環(huán)振蕩模型,模型利用偏耀斑源對冕環(huán)不同位置的沖擊有著不同的法向分量,從而對冕環(huán)產(chǎn)生不對稱激發(fā),導(dǎo)致遠(yuǎn)離耀斑源的一側(cè)在激發(fā)時(shí)獲得了更高的能量,形成一個(gè)不對稱的冕環(huán)振蕩。這種不對稱振蕩擁有不平衡的能量分布,在后期演化過程中不平衡的能量在冕環(huán)中來回流動(dòng)造成了觀測到的不對稱冕環(huán)振蕩現(xiàn)象。依據(jù)現(xiàn)有的觀測結(jié)果,我們也在波動(dòng)理論方面進(jìn)行了一定的研究。在這方面本文主要對同激發(fā)情況下冕環(huán)快模kink振蕩與其物理特性之間的關(guān)系、密度演化導(dǎo)致的冕環(huán)振蕩頻率漂移、以及非均勻介質(zhì)中的行波解做了理論分析。最終得到了相鄰冕環(huán)中快模kink振蕩對冕環(huán)物理特性的依賴關(guān)系,這為我們進(jìn)一步利用相鄰冕環(huán)中的不同振蕩來反演其物理差異提供了理論基礎(chǔ)。同時(shí)也得到了冕環(huán)密度變化對其快模kink振蕩頻率的影響,為利用冕環(huán)振蕩中的頻率漂移來修正因密度變化造成的振幅變化提供了依據(jù)。而在非均勻介質(zhì)的行波解方面,我們分析彈性波在非均勻介質(zhì)的傳播特性,介紹了幾種特殊條件下的解析解,探索了離散化介質(zhì)模型,為進(jìn)一步了解和利用太陽大氣中的各種行波提供了參考�；趽嵯珊栍^測站一米新真空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù),我們也對寧靜日珥中的物質(zhì)流進(jìn)行了觀測分析。從中我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)非均勻的寧靜日珥,其中的物質(zhì)流也有著截然不同的表現(xiàn),在日珥的中部和腿部分別由循環(huán)物質(zhì)流和下降流所主導(dǎo),而兩個(gè)部分之間則存在較為穩(wěn)定的分界面。對日珥中部物質(zhì)流的詳細(xì)分析表明日珥在該物質(zhì)流通過期間有輕微的形變。而對日珥的輻射和磁拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析則表明日珥中不同物質(zhì)流可能是由于日珥中部和腿部不同磁場結(jié)構(gòu)及物理特性導(dǎo)致。該研究顯示日珥中的物質(zhì)流本身攜帶了豐富的物理信息,這可能為我們進(jìn)一步研究日珥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)平衡提供新的線索。太陽大氣中的擾動(dòng)在不同的物理?xiàng)l件下會(huì)有不同的表現(xiàn),在穩(wěn)定介質(zhì)中其主要以波動(dòng)形式存在,而在不穩(wěn)定介質(zhì)中就可能引發(fā)劇烈的能量釋放過程。作為擾動(dòng)演化的另一個(gè)解,太陽大氣中的快速能量釋放過程則更加的璀璨奪目。這里我們對失敗爆發(fā)暗條中的快速能量釋放過程做了詳細(xì)的分析。從分析中我們得到了暗條爆發(fā)在其限制拱中激發(fā)二次能量釋放過程的明顯證據(jù)。此外我們也對這些能量釋放過程做了定量的分析,結(jié)果表明我們所研究的失敗暗條爆發(fā)事件中的能量釋放過程與成功暗條爆發(fā)有著明顯差異。大量的特征都非常符合鏈?zhǔn)教├蘸纳?Taylor relaxation)過程。該研究清楚地表明失敗暗條爆發(fā)中可以存在多種能量釋放過程,同時(shí)也豐富了我們對失敗暗條爆發(fā)的認(rèn)識(shí)。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院云南天文臺(tái))
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P182
【部分圖文】：

第一章 引言任何一門學(xué)科都是一個(gè)系統(tǒng)的工程，需要各方面的知識(shí)。太陽物理也一樣，在正式開始展示我們所做的內(nèi)容之前，這里我們首先做了一個(gè)小小的引子，用于簡單介紹一下太陽物理及其面臨的基本問題。1.1 太陽簡介作為同我們關(guān)系最為緊密的恒星，太陽一直影響著我們生活的方方面面。為了使大家對太陽有一個(gè)基本了解，下面我將從其恒星屬性，太陽系中心天體屬性以及日地關(guān)系三個(gè)方面講述太陽這顆離我們遙遠(yuǎn)而又古老的恒星。1.1.1 恒星太陽

巨星分支階段。當(dāng)其內(nèi)部的氦核也燃燒結(jié)束后，小質(zhì)量的恒星將不再啟動(dòng)更重元素的核反應(yīng)，從而逐漸冷卻，最終以一顆白矮星的形式結(jié)束其全部的恒星生涯。上述整個(gè)演化過程如圖1.1所示，而其在赫羅圖上的軌跡則如圖1.2所示[1]。圖 1.2: 一個(gè)太陽質(zhì)量恒星在赫羅圖上的演化軌跡[1]2

其擁有整個(gè)太陽系約99.86% 的質(zhì)量，同時(shí)也是整個(gè)太陽系主要的引力源。如圖1.3所示，我們太陽系幾大天體都在圍繞太陽的軌道上運(yùn)動(dòng)。正是由于太陽的存在才使得太陽系的眾多天體在現(xiàn)在的軌道上有序的運(yùn)行。根據(jù)開普勒第三定律我們可知行星繞太陽運(yùn)行周期與其本身質(zhì)量無關(guān)，與其半長軸長度成正比。據(jù)此我們可以得出以地球?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)不同軌道的行星周期如表1.1所示，表中我們可以看出半長軸越長的軌道，則擁有越長的周期。作為太陽系的中心天體，太陽不僅為各大行星提供引力，同樣無時(shí)無刻的向外輻射著能量。太陽大氣基本上處于熱平衡狀態(tài)，因此可視為標(biāo)準(zhǔn)黑體，它的輻射滿足黑體輻射定律[1,2]I(ν, T ) =2hν3c31ehν/kT 1(1.1)1http://a2.att.hudong.com/36/17/14300000637152127348176083514.jpg3

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本文編號(hào)：2819658