学生研究冠状孔磁场特征 助力提升空间天气预报能力

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来自太阳的快速太阳风可能直接影响地球磁环境,并对GPS、航空、电网以及卫星和无线电通信等系统造成干扰。新墨西哥州立大学(New Mexico State University)天文学研究生Khagendra Katuwal近日发表研究,聚焦冠状孔与高速太阳风流之间的关系,以加深对太阳磁场结构如何影响空间天气的认识。

Katuwal的论文题为《赤道冠状孔中太阳磁场的单极性》(Unipolarity of the Solar Magnetic Field in Equatorial Coronal Holes),已刊登于《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)。他表示,这项研究有助于识别产生冠状孔高速太阳风流所需的磁场条件;由于快速太阳风流会扰乱地球磁环境,提升对其起源的理解将支持更准确的空间天气预报。

在研究方法上,Katuwal使用太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory)数据,对70个冠状孔进行分析,以追溯太阳风的来源。研究结果显示,约88%的样本冠状孔呈现出显著的磁场不平衡。

报道指出,太阳上磁场不平衡程度较大的区域与高速太阳风流的形成相关。Katuwal通过确认磁场变化条件在快速太阳风形成中的重要性,相关结论被认为可用于强化空间天气预报模型,从而降低太阳活动对相关系统带来的技术与经济风险。

Katuwal介绍,他在参加由副教务长兼天文学教授R.T. James McAteer开设的太阳物理学课程后开始关注冠状孔研究,并在课程启发下向McAteer寻求参与太阳研究项目的机会。他表示,选择冠状孔作为研究对象,是因为其被认为是快速太阳风的来源,并希望回答“地球附近测得的太阳风是否来自冠状孔”以及“冠状孔的磁场结构如何产生快速太阳风”等基础问题。

McAteer表示,太阳风预测中的最大未知因素之一,在于理解冠状孔如何形成以及如何保持“开放”,即冠状孔的磁力线如何延伸至太空。他进一步指出,具有开放磁力线的区域呈现不平衡特征,粒子更容易逃逸,从而使太阳风更快且更密集;同时,Katuwal建立了一套参数体系,使研究团队能够更明确地界定“不平衡”的含义。

根据研究计划,Katuwal下一步拟使用丹尼尔·K·井上太阳望远镜(Daniel K. Inouye Solar Telescope)的数据,转向太阳小尺度特征的研究,以进一步探究导致这些区域磁场不平衡的原因。他表示,对冠状孔磁场结构的理解,有助于把太阳小尺度磁物理过程与影响技术系统的大尺度空间天气效应联系起来。


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