【摘要】：太陽低層大氣中存在著許多的小尺度活動。隨著高分辨率太陽望遠(yuǎn)鏡的投入使用,各類小尺度的太陽活動引起人們越來越多地關(guān)注。小尺度活動包括埃勒曼炸彈、微暗條、微耀斑、日浪等,這些活動有著相對簡單的結(jié)構(gòu),能給我們帶來更為清晰的物理圖像。因此,對它們的研究有助于我們探求太陽活動的物理本質(zhì),并為解決太陽物理的其它問題提供借鑒。埃勒曼炸彈(EBs)是主要發(fā)生在光球內(nèi)的小的、存在時間較短的增亮事件。對它的研究已經(jīng)持續(xù)了近一個世紀(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,EBs典型尺寸一般小于1",持續(xù)時間在10～20分鐘,能量介于1025～1028爾格之間。EBs光譜在Ha譜線線心幾乎沒有發(fā)射,僅在線翼上能看到向外延伸的發(fā)射。近年來高分辨率的觀測,對EBs的研究更加深入。從觀測上看,EBs主要發(fā)生在光球上層、溫度極小區(qū)和低色球?qū)觾?nèi)。近一步的研究發(fā)現(xiàn),大部分EBs會在縱向磁場的磁性反轉(zhuǎn)線附近出現(xiàn),也有部分出現(xiàn)在單極磁場區(qū)域。我們使用美國大熊湖天文臺(BBSO)的、目前世界上最大的1.6米口徑太陽望遠(yuǎn)鏡(NST)在2013年6月6日獲得的高分辨率Ha和Ca Ⅱ 8542A光譜資料,從中選擇3個最小的EBs,研究高分辨率觀測到的最小EBs具有什么特征。結(jié)果表明,所有EBs都位于縱向磁場的寄生區(qū)域附近,并伴隨每秒幾公里的物質(zhì)運(yùn)動。非線性無力場的外推也清楚地表明EBs出現(xiàn)在禿斑區(qū)域或磁分界面附近,這再次確認(rèn)了Pariat等(2004)提出的唯象模型。我們對光變曲線的研究發(fā)現(xiàn),EBs的演化可以分成3個階段：前相、閃相、冷卻相。磁重聯(lián)率的計(jì)算說明了快速磁重聯(lián)發(fā)生在閃相階段。這些都表明,EBs和太陽耀斑的爆發(fā)相似,只是EBs的尺寸較小罷了。我們使用非局部熱動平衡理論,計(jì)算了這三個EBs的半經(jīng)驗(yàn)大氣模型。發(fā)現(xiàn)低層大氣的溫度上升了2700-3000K,溫度的增加遠(yuǎn)大于以前的研究結(jié)果,一個主要的原因是早期的光譜資料分辨率較低。此外,我們還發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象：EBs的色球上層溫度也上升了。這可能是磁重聯(lián)過程中產(chǎn)生的噴流或某種波引起的。日浪是太陽大氣中冷的物質(zhì)從色球向日冕噴發(fā)的一種現(xiàn)象。早期的研究中,日浪軌跡為直線或準(zhǔn)直線,初始速度大約50千米/秒,上升階段的最大速度為100-300千米/秒,上升的最大高度為10-200Mm,持續(xù)時間一般10-30分鐘。近年來高分辨率的觀測發(fā)現(xiàn),日浪由很多細(xì)絲組成,其長度7-38Mm,速度達(dá)到100千米/秒。研究發(fā)現(xiàn)日浪經(jīng)常發(fā)生在磁流浮現(xiàn)的區(qū)域和靠近寄生磁極的活動區(qū),這些磁場特征表明日浪是由磁重聯(lián)觸發(fā)的。高分辨率的觀測還發(fā)現(xiàn)了具有一定張角的扇形日浪,但到目前為止,扇形日浪的觀測還是很少的。因此對扇形日浪進(jìn)行更多事例的研究,獲取更詳細(xì)的動力學(xué)特征是非常有意義的。我們分析了BBSO的NST在2013年6月5日觀測到的一個扇形日浪,從這個日浪的Ha圖像中選擇了3根能清楚分辨的細(xì)絲做切片操作,求得了日浪的速度和加速度。計(jì)算表明,日浪開始以每秒幾千米的速度噴發(fā),然后大約以0.2-0.3千米/秒2的加速度,在幾分鐘內(nèi)加速到60-80千米／秒。扇形日浪的足點(diǎn)在Ha波段發(fā)生增亮表明加熱發(fā)生在色球。結(jié)合非線性無力場外推,我們認(rèn)為,新浮磁流和背景磁場之間的重聯(lián)過程對色球大氣進(jìn)行了加熱�！と绽俗泓c(diǎn)受到加熱后會產(chǎn)生更高的等離子體壓力,推動日浪繼續(xù)向上運(yùn)動。小尺度活動的結(jié)構(gòu)都比較小,要完整的分辨其結(jié)構(gòu)和演化過程,需要更高精度的觀測。近年來,SST、NST、GREGOR和NVST等高分辨率的望遠(yuǎn)鏡相繼投入觀測,為小尺度活動的研究提供了豐富的資料。這些望遠(yuǎn)鏡的空間分辨率都達(dá)到了亞角秒,EBs、微耀斑、光球亮點(diǎn)等小尺度活動的精細(xì)結(jié)構(gòu)都能觀測到。但我們也看到,這些望遠(yuǎn)鏡的視場都不超過3',制約了對一些太陽活動的研究。對太陽活動的觀測不但要包括多個波段,追求盡量高的時間和空間分辨率,還要考慮到高分辨率和大視場的結(jié)合�？紤]到國際上尚未有望遠(yuǎn)鏡能同時兼顧以上的要求,國內(nèi)也沒有10830/A的全日面和局部像觀測,也沒有可用于白光耀斑觀測的望遠(yuǎn)鏡,為此,我們研制了光學(xué)和近紅外太陽爆發(fā)探測望遠(yuǎn)鏡(ONSET)。經(jīng)過多年的努力,ONSET望遠(yuǎn)鏡研制成功,并于2014年正式投入科學(xué)觀測。目前ONSET能夠每分鐘采集3張He 10830A線心和線翼單色像、3張Hα線心和線翼單色像、4張白光單色像,并且局部像的分辨率好于1"。此外,我們建立了太陽近紅外成像觀測系統(tǒng),在國內(nèi)首次研制了HeI 10830A濾光器,并首次獲得太陽10830A圖像。在我攻讀博士學(xué)位期間,我參加了ONSET的調(diào)試和試觀測全過程,并負(fù)責(zé)開發(fā)了全部觀測軟件和部分?jǐn)?shù)據(jù)處理軟件,建立了對外開放的數(shù)據(jù)庫。ONSET于2015年3月通過專家驗(yàn)收,2016年2月獲教育部科技進(jìn)步一等獎。
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【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P182

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