科学视点

创新方法助力空间天气预报能力提升

中国科学院云南天文台日冕物理与选址技术组近日在磁云内部电荷态及元素丰度的空间分布研究中,取得了可喜进展,新研究对提升空间天气预报能力具有重要意义。相关成果发表在美国天文学期刊《天体物理学杂志》上。 

ACE飞船穿越磁云本体的截面示意图,红色区域为高电荷态区域。 中国科学院云南天文台 供图

日冕物质抛射是灾害性空间天气的重要源头,而磁云是日冕物质抛射中的磁通量绳结构在行星际中的对应物,是强地磁暴最重要的行星际驱动源。通常,对磁云内部特征的研究采用单个事件分析或者多事件的探测值按时间序列统计的办法,云南天文台黄锦、刘煜等人的此项研究,对位于地球第一拉格朗日点附近ACE飞船所探测到的124个磁云事件进行轴对称无力场磁通量绳拟合,将磁云内部磁场、质子温度和密度、重离子电荷态、元素丰度等数据的探测值与飞船的位置联系起来,并依据磁云的速度,把这些磁云事件分为快、慢两组进行统计,对比两者差异及对应的上游太阳风状态。

研究发现,相对于慢磁云、快磁云内部的重离子普遍具有更高的电荷态,原子序数更高的离子,两者差异更大。原因可能在于,快磁云更多地对应伴随耀斑的高速日冕物质抛射,且高原子序数的离子对源区加热更敏感。 

研究结果显示,快、慢两组磁云的铁、氧等离子的电荷态均呈现双峰分布,说明磁通量绳结构在爆发前就已普遍存在。而快磁云的双峰分布中,靠近太阳一侧的峰值比另一侧的高,这意味着快磁云所对应的高速日冕物质抛射磁通量绳在爆发期间,其靠近太阳的一侧得到了更充分的加热和电离。

这一结果与标准日冕物质抛射闪耀模型中,磁重联发生在磁通量绳下方的位形的结果一致,有助于进一步了解磁云内部结构,对检验磁通量绳的形成和爆发模型,以及提升空间天气预报能力具有重要意义。


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