近地太陽(yáng)風(fēng)性質(zhì)的源區(qū)依賴及其隨太陽(yáng)活動(dòng)的演化.pdf

1、太陽(yáng)風(fēng)是來(lái)自太陽(yáng)的等離子體流，是影響近地空間環(huán)境的重要媒介之一。自1962年宇宙飛船“水手2號(hào)”發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)風(fēng)之后，太陽(yáng)風(fēng)的來(lái)源、初始太陽(yáng)風(fēng)的加熱和加速機(jī)制總是被太陽(yáng)物理和空間科學(xué)領(lǐng)域所討論。通常將太陽(yáng)風(fēng)分為高低速兩類，但是并不能單單憑借速度來(lái)描述太陽(yáng)風(fēng)。在寧?kù)o區(qū)、活動(dòng)區(qū)和冕洞區(qū)等存在的大尺度日冕結(jié)構(gòu)，他們的等離子體的性質(zhì)和磁場(chǎng)的位型有著明顯的區(qū)別，而上述差異對(duì)不同來(lái)源的太陽(yáng)風(fēng)會(huì)產(chǎn)生何種影響是值得研究的問題。本文主要致力于把近地獲得的太陽(yáng)風(fēng)

2、特性與其源區(qū)類型結(jié)合起來(lái)，研究其特性的源區(qū)依賴及其隨其活動(dòng)的演化特征。該工作可以為不同的太陽(yáng)風(fēng)模型提供檢驗(yàn)和約束，增進(jìn)對(duì)太陽(yáng)風(fēng)來(lái)源及初始太陽(yáng)風(fēng)的加熱和加速機(jī)制這一重要問題的理解。
　　我們使用標(biāo)準(zhǔn)的“兩步法”(Neugebauer et al.1998，2002)，借助于PFSS(PotentialField Source Surface)磁場(chǎng)模型將局地探測(cè)的太陽(yáng)風(fēng)回溯到太陽(yáng)表面。然后結(jié)合太陽(yáng)極紫外圖像和光球磁場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)將足點(diǎn)所處

3、區(qū)域分為冕洞區(qū)、活動(dòng)區(qū)和寧?kù)o區(qū)三類（用ch、ar、qs表示）(Fu et al.2015)，由此將太陽(yáng)風(fēng)劃為冕洞風(fēng)、活動(dòng)風(fēng)和寧?kù)o風(fēng)。在上述工作的基礎(chǔ)上，本文主要在兩個(gè)方面開展工作，一是分源區(qū)對(duì)第22/23和23/24兩個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)極小期近地太陽(yáng)風(fēng)的性質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比;二是分三個(gè)階段對(duì)第23太陽(yáng)活動(dòng)周太陽(yáng)風(fēng)性質(zhì)與源區(qū)類型的之間的聯(lián)系進(jìn)行了研究。
　　已有的研究表明第23/24太陽(yáng)活動(dòng)極小期是一個(gè)特殊的極小期，此時(shí)太陽(yáng)黑子數(shù)目和極區(qū)磁通量均

4、明顯小于最近的幾個(gè)極小期(Giuliana et al.2009)。Ulysses衛(wèi)星的觀測(cè)表明，第23/24極小期高緯度太陽(yáng)風(fēng)性質(zhì)與22/23極小期存在顯著的差異，第22/23太陽(yáng)活動(dòng)極小期高緯度太陽(yáng)風(fēng)速度、密度、動(dòng)壓均顯著的大于第23/24太陽(yáng)活動(dòng)周的極小期。我們分源區(qū)對(duì)黃道面太陽(yáng)風(fēng)的研究發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)極小期參數(shù)的對(duì)比與極區(qū)存在差異。第23/24極小期冕洞區(qū)、寧?kù)o區(qū)和活動(dòng)區(qū)的太陽(yáng)風(fēng)速度均顯著大于第22/23極小期，在23/24太陽(yáng)活動(dòng)極

5、小期三類太陽(yáng)風(fēng)平均速度分別為524±109 km/s、427±112km/s和459±110 km/s，而在22/23太陽(yáng)活動(dòng)極小期期分別為393±66km/s、366±62km/s和378±47km/s。第23/24極小期近地太陽(yáng)風(fēng)密度顯著的小于第22/23極小期，第23/24極小期三類太陽(yáng)風(fēng)中平均密度分別為5.0±4.3cm-3、2.7±3.2cm-3和3.5±2.7cm-3，而22/23極小期為10.3±6.3cm-3、10.3±

6、5.8cm-3和7.7±3.6cm-3。兩個(gè)極小期太陽(yáng)風(fēng)中平均磁場(chǎng)相近，冕洞太陽(yáng)風(fēng)平均磁場(chǎng)強(qiáng)度最高，較活動(dòng)區(qū)和寧?kù)o區(qū)太陽(yáng)風(fēng)高10％-20％。尤其值得注意的是，兩個(gè)階段其來(lái)源存在極大的差異，在第22/23太陽(yáng)活動(dòng)極小期近地太陽(yáng)風(fēng)大部分冕洞區(qū)，來(lái)自三大區(qū)域(ch、ar、qs)太陽(yáng)風(fēng)的比例分別是50.3％，13.2和36.5％。而在第23/24活動(dòng)極小期近地風(fēng)大部分來(lái)源于寧?kù)o區(qū)，其比例達(dá)到69.5％，此時(shí)來(lái)自其它兩大區(qū)域(ch、ar)的近地風(fēng)

7、比例分別是15.9％和14.6％。上述結(jié)果表明三類源區(qū)的近地太陽(yáng)風(fēng)性質(zhì)在第22/23和23/24太陽(yáng)活動(dòng)極小期均存在顯著的差異。在第22活動(dòng)周的極小期有一半以上近地風(fēng)來(lái)自冕洞區(qū)域，而第23活動(dòng)周來(lái)自寧?kù)o區(qū)的風(fēng)占很大比重(69.5％)。我們認(rèn)為這與第23太陽(yáng)活動(dòng)周太陽(yáng)表面磁場(chǎng)整體較弱，導(dǎo)致太陽(yáng)大尺度磁場(chǎng)位型在兩個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)極小期存在顯著的差異有關(guān)。
　　通過分析第23太陽(yáng)活動(dòng)周太陽(yáng)風(fēng)性質(zhì)與源區(qū)類型的關(guān)系，我們發(fā)現(xiàn)不同源區(qū)太陽(yáng)風(fēng)速度、0

8、7+/06+和Fe/0的分布存在顯著的差異，但是它們分布的區(qū)間有有很大一部分是重合的，所以如果僅憑近地太陽(yáng)風(fēng)中速度、07+/06+和Fe/0等參數(shù)是無(wú)法對(duì)太陽(yáng)風(fēng)進(jìn)行很好的判別。冕洞風(fēng)的風(fēng)速有著雙峰分布的現(xiàn)象，其中高速風(fēng)的峰值和低速風(fēng)的峰值分別為600km/s和400km/s左右，而這兩部分風(fēng)即高速風(fēng)和低速風(fēng)可能來(lái)自冕洞的邊緣和中心區(qū)域。三類太陽(yáng)風(fēng)中，其速度和07+/06+都存在反比關(guān)系。Fe/0一般反映低第一電離勢(shì)的效應(yīng)，而它的分布一般

9、有四個(gè)特征:冕洞風(fēng)Fe/0的均值明顯比活動(dòng)區(qū)風(fēng)小;隨著風(fēng)速的增加，F(xiàn)e/0的分布范圍和平均值會(huì)隨之減小;活動(dòng)區(qū)風(fēng)中Fe/0的分布范圍（0.06-0.40，對(duì)應(yīng)的FIP bias為1-7）較冕洞區(qū)（0.06-0.20，對(duì)應(yīng)的FIP bias為1-3）大;在這些太陽(yáng)風(fēng)中它們的Fe/0的最小是基本都是0.06，F(xiàn)IP bias大約為1，太陽(yáng)風(fēng)速度變化時(shí)，并不隨之改變。以上統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，不同源區(qū)初始太陽(yáng)風(fēng)加速加熱機(jī)制十分相似，而不同源區(qū)太陽(yáng)