太阳低层大气中的磁重联

向量磁场的观测,为确定太阳活动区的磁场拓扑,提供了决定性的约束,从而,为证认可能的物理过程,提供了观测基础,从向量磁场观测和理论探讨两方面证实,由视向磁图观测发现的磁对消现象,反映了两个独立的磁环系统的相互作用,主要是发生在太阳低层大气的磁重联过程,这一重联过程可能通过向上层大气输运磁通量和磁螺度,影响上层大气的磁活动,并可能导致日冕内的快重联,提供太阳耀斑所需的能量.     

日冕扰动传播的数值模拟

本文应用一种新的磁流体力学模式和球坐标中的Euler全隐式计算格式,重新考察了太阳日冕扰动的传播特征。为了模拟太阳大气的磁场结构,文中采用解析和数值相结合的方法,得出了溪流状的磁场位形。在这种磁场模式下,我们讨论了太阳表面赤道附近冷物质径向喷射所引起的日冕动力学响应和伴随的物理过程,揭示了一些很有意义的物理现象。这些结果可以解释日珥的形成及伴随的日冕瞬变。     

太阳风中的大尺度涡旋波

本文中提出,行星际磁场的扇形结构可能是由赤道面上的大尺度涡旋波引起的.对于太阳偶极子基本磁场来说,行星际空间中赤道面为一中性片,但当有波动形式的扰动时,就可能在赤道面上出现磁场,而在相邻区域磁场呈相反极性,文中证明了存在一种涡旋状的波动,它刚性地随同太阳一起共旋.在不考虑粘滞性和热传导的简单模型下,这种波不衰减,可以稳定地维持.按这种理论,扇形结构不是一种物质流,而是一密度波.本文还定量地估算了这种大尺度涡旋波的波长和倾角,并与人造卫星和飞船的观测资料作了比较,结果表明,两者是比较接近的。     

太阳射电爆发的非线性相对定标方法与数据处理

太阳耀斑和日冕物质抛射等爆发现象中的能量突然释放与转换过程和高能粒子加速过程, 是太阳物理乃至天体物理中最富挑战性的一个基本问题. 目前对日冕能量释放源区的磁场和等离子体参数尚无直接测量的方法. 在一定的辐射机制和传播过程假设下, 射电方法是诊断日冕磁场的几乎惟一手段. 我国新近完成的太阳射电宽带动态频谱仪具有优于当前国外同类设备的高时间和高频率分辨率, 从而在23周峰年研究中发挥了重要作用. 但对于大爆发事件, 有时会出现仪器饱和现象. 必须采取特殊处理, 以消除仪器效应或干扰的影响. 针对太阳射电动态频谱仪的特点, 提出了一种非线性定标的方法处理仪器饱和效应, 采取了信号的动态范围调整方法, 提出通道归一化处理方法进行图像增强. 最后应用小波方法以消除干扰的影响. 以著名的2000年7月14日重大日地活动事件为例进行分析, 展现了上述方法的可行性与正确性. 该方法也可应用于其他问题.     

一个小 δ 活动区中产生大的耀斑

2000年9月14~18日紫金山天文台赣榆站观测到一个小 δ 活动区, 它发展迅速, 15~17日中在磁反变线有一立体绞缠暗条, 磁轴同赤道成85°. 16日产生一个较大的耀斑, 3B级, 有较强的地球物理效应. 利用向量磁图反推出磁力线分布, QSL立体图分析发现在暗条附近有一零点或交叉点, 这可用来理解这大耀斑的形成和强抛射.     

太阳色球磁场结构的诊断

讨论了太阳色球磁场测量, 并通过分析太阳光球和色球磁图的分布特征来确定太阳低层大气中磁场的空间结构. 同时讨论了这一领域研究中可能存在的问题.     

太阳表面新磁通量的喷发和环形日冕瞬变

观测表明,日冕瞬变大多和日面物质向外喷发有关。由于冻结效应,物质喷发将伴随着磁场喷发,并且一般会在背景磁场和新喷发磁场之间形成中性电流片。在磁场喷发过程中,电流片不断向外扩张变形。另一方面,电流片根部附近的电流密度最大,磁场重联将首先在该处发生。当新喷发磁通量超过背景磁通量时,磁场重联将使电流片向外扩张;否则电流片将随着重联往里收缩。本文在线磁荷简化模型下论证了上述电流片的演化性质,指出扩张的电流片和环形日冕瞬变的高密度区有类似的几何形状,它可能是产生这类瞬变的主要机制。     

飞秒激光等离子体的光学诊断

使用飞秒激光探针法,对飞秒激光等离子体膨胀过程进行了光学诊断.实验得到了不同时刻的等离子体阴影图和干涉图.大尺度环形自生磁场对等离子体产生了挤压,磁场的横向约束导致等离子体的宏观非对称性和jet结构.等离子体在纵向的膨胀尺度呈现t^1/2变化规律.     

日冕开放磁场中的慢激波

日冕物质喷发的观测速度常低于Alfven波速的估计值而高于背景日冕声速,这表明日冕质量喷发可能在日冕中形成慢激波.本文假定日冕物质喷发由冕底的磁通量喷发所驱动,对它在开放磁场中形成的慢激波进行数值模拟。结果表明,慢激波纬度范围有限,外形平坦;一快波与慢激波共存并发生相互作用。快波使背景磁场发生偏转从而在慢激波前方引起稀疏,两侧引起压缩。快波的这些效应对慢激波的位,形和特征具有重要影响。     

球坐标中的Euler全隐式计算格式及其对太阳物理现象的应用

为了研究太阳大气中全球性的问题,本文将Eular全隐式计算格式(FICE方法)推广到球坐标情况。文中应用逐线法求解压力的差分方程,并采用投影特征线方程来确定顶部和底部的边界条件。对于全球性的大尺度现象,还考虑到引力场随高度的变化,同时在径向采用了非均匀网格。作为一个数值例子,文中还讨论了在偶极子磁场模式下,太阳表面赤道附近存在径向的物质喷射,所引起的太阳大气中的物理过程,其结果可以解释日珥及伴随的日冕瞬变现象。     

太阳极区矢量磁场研究 *

1997年4月12日 ,利用怀柔太阳观测站视频磁象仪的“深积分”观测模式 ,系统地测量了处于太阳活动极小年的极区矢量磁场 .研究发现 :极区磁场的方向偏离太阳表面的法线方向约40 .2°± 3.2° ;较强的磁元通常具有较小的偏离 ;在高于南纬5 0°的极冠区 ,总磁通量密度及净磁通量密度分别为7.8× 1 0 ^-4 T和 - 3.4× 1 0 ^-4T ;相应的总、净磁通量分别为 5 .5× 1 0 ¹⁴ Wb和 - 2 .5× 1 0 ¹⁴ Wb ;属于太阳大尺度磁场的这部分净磁通量 ,与在离太阳一个天文单位处测到的行星际磁场 (IMF)的量级是大致相等的 .     

太阳风等离子体输出流量的全日面二维结构

本文根据1983年十个 Carrington 周(1733—1742)期间的 K-日冕亮度、行星际闪烁(IPS)观测和光球磁场观测,首次探讨了太阳风等离子体质量、动量和能量输出流量 F_M,F_P 和 F_E 的全日面二维平均结构及其与光球磁场结构的关系.     

太阳黑子及气孔(pore)的尺寸与磁通量关系

通过国家天文台怀柔太阳观测站的矢量磁场的观测数据, 对太阳光球上的某些磁元的尺寸与其磁通量之间的关系进行了统计分析. 磁元包括具有半影和本影的成熟太阳黑子(mature sunspot), 同时还包括成长为成熟太阳黑子之前的气孔(pore)和刚刚初步形成具有部分半影的最初黑子(protosunspot). 成熟太阳黑子从尺寸上又分为大、中、小黑子、以及黑子的半影部分和本影部分. 结果表明对于成熟太阳黑子来讲, 黑子的面积与磁通量为幂律关系, 也适用于成熟黑子的本影和半影的各自本身. 但是, 对不同的磁元来说, 其幂律关系又不相同. 而气孔与刚刚初步形成的最初黑子, 它们的尺寸与磁通量之间没有明确的相关关系. 发现当气孔的磁通量超过1×1012 Wb或面积超过(3~4.03)×107 km2, 气孔就已演变成了最初黑子. 这些结果有助于理解太阳黑子形成过程中太阳的动力学过程和物理条件等太阳物理中的一些基本问题. 给出了各种磁元的特征尺度.     

红外星系分布中的超大尺度结构 *

用非归一对计数(unnormalizedpaircount)方法对IRAS星系红移巡天样本QDOT和IRAS暗源表选出的星系样本中星系的大尺度分布进行了分析 .特别着重于探讨是否存在超大尺度结构 .分析结果表明 ,统计上有意义的超大尺度结构的确存在于所有这些样本中 ,无论从三维和二维分析都能够探测到这些超大尺度结构 .所得到的典型尺度 .所得结果与Mo等人从星系和星系团样本以及类星体吸收线所得结果相符 ,也与Deng等人从类星体所得结果一致 .这又一次提供了宇宙超大尺度结构中存在典型尺度的证据 ,这种典型尺度的存在对现有的星系和结构形成模型提出了挑战 .     

磁层顶边界区磁场对涡旋流场的响应和重联

经典的磁场重联理论和近十年来的数值模拟研究,都只是考虑垂直于磁力线的流场对重联的驱动作用。我们提出了一种产生磁场重联的新机制,即切变流场形成的大尺度涡旋,可以形成磁岛和中性X线。本文建立了一个涡旋流场产生磁场重联的运动学模式,计算结果证实了上述的论点。对这种磁场重联机制的一些基本特性进行了讨论,结果表明。这种重联机制可用来解释在向阳面磁顶区观测到的某些局部重联现象,例如磁通量传输事件(FTE)。     

太阳活动极小时期地磁共转扰动的似稳结构——第13至20太阳周

本文运用数字滤波技术和谐和分析方法,统计研究了第13至20太阳周极小时期地磁C₉指数的共转变化。得到的主要结果是:这种共转变化具有相当稳定的Carrington周分布结构,太阳活动奇数周与偶数周变化的位相接近相反;偶数周分布的左右两峰各具有相同的极性,分别来源于北、南两太阳半球;而两峰的位置均随时间逆太阳自转方向而发生漂移。这说明稳定太阳风高速流起源于太阳深部,并随太阳22年磁周交替地具有相当稳定的分布位形。     

双立方插值和二元三次样条插值在心磁图像处理中的应用

心磁图是根据人体心脏跳动产生的微弱磁场测量信号计算得到的医学图像,它较心电图诊断心脏疾病具有更高的灵敏度和准确性.为了提高心磁图的成像精度,通常需要对心磁检测数据进行插值处理.提供了双立方插值和二元三次样条插值两种插值方法,应用实例的结果表明,三次样条插值的效果比双立方插值效果好,基本能达到应用的要求.     

铁磁体磁弹性相互作用的广义变分原理与理论模型 *

定量分析发现:目前对三维弹性体所建立的各类理论模型均不能同时模拟铁磁介质磁弹性相互作用的两类基本实验现象 .进而导致模拟复杂形状结构 ,如壳体的磁弹性力学行为陷入困境 .这样 ,对三维铁磁弹性介质建立能统一描述已有两类典型实验现象的理论模型就成为模拟复杂形状结构磁弹性相互作用力学特征的关键 .从三维铁磁体磁弹性耦合系统的总能量泛函变分原理出发 ,建立了能同时模拟已有铁磁板磁弹性相互作用两类典型实验现象的三维可磁化弹性体的理论模型 .结果表明 :对于各向同性线性铁磁体 ,除了得到与由经典磁偶极子物理模型导出的宏观电磁力计算式一致的作用在铁磁介质上的磁体力外 ,还得到了作用在可磁化介质表面的边界面分布磁力 ,其值为两侧磁介质Faraday磁应力在表面处的跳变值 .这是各经典模型 ,如磁偶极子模型和公理化模型等所没有的 .     

2000年7月15~16日磁暴期间高纬地磁场的响应

根据IMAGE台链的地磁资料, 对2000年7月15~16日磁暴期间高纬电离层等效电流和极光带电集流进行了分析. 结果表明在磁暴期间, 高纬地区出现大尺度等效电流的涡旋结构, 午后一侧的电流涡可能对应行星际磁场北向时NBZ场向电流、Ⅰ区和Ⅱ区场向电流共同作用形成的4涡等离子体对流的图像. 当行星际磁场转南后, 电离层恢复双涡对流, 因此在清晨一侧仅可观测到单涡的等效电流体系. Harang不连续带出现在IMAGE台链磁当地时子夜之前, 从高纬到低纬该不连续带内电流流向的结构为西向-东向-西向. 磁暴初相期间, 东向电集流的中心所处纬度往低纬迁移, 在修正地磁坐标系(CGM)中, 其最低到达58~59°纬度. 主相开始后西向电集流迅速增强, 其电流中心到达、甚至超过观测台链的最南端(56.45°).     

广义太阳图的Felicitous性质

本文研究了广义太阳图的felicitous标号.利用广义太阳图的结构特征,获得了2类特殊广义太阳图的精确felicitous标号.并且,这些类图论模型在编码理论、通讯网络、物流等方面均有重要的应用.