近地太陽風性質的源區(qū)依賴及其隨太陽活動的演化.pdf

1、太陽風是來自太陽的等離子體流，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”發(fā)現(xiàn)太陽風之后，太陽風的來源、初始太陽風的加熱和加速機制總是被太陽物理和空間科學領域所討論。通常將太陽風分為高低速兩類，但是并不能單單憑借速度來描述太陽風。在寧靜區(qū)、活動區(qū)和冕洞區(qū)等存在的大尺度日冕結構，他們的等離子體的性質和磁場的位型有著明顯的區(qū)別，而上述差異對不同來源的太陽風會產(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風

2、特性與其源區(qū)類型結合起來，研究其特性的源區(qū)依賴及其隨其活動的演化特征。該工作可以為不同的太陽風模型提供檢驗和約束，增進對太陽風來源及初始太陽風的加熱和加速機制這一重要問題的理解。
　　我們使用標準的“兩步法”(Neugebauer et al.1998，2002)，借助于PFSS(PotentialField Source Surface)磁場模型將局地探測的太陽風回溯到太陽表面。然后結合太陽極紫外圖像和光球磁場觀測數(shù)據(jù)將足點所處

3、區(qū)域分為冕洞區(qū)、活動區(qū)和寧靜區(qū)三類（用ch、ar、qs表示）(Fu et al.2015)，由此將太陽風劃為冕洞風、活動風和寧靜風。在上述工作的基礎上，本文主要在兩個方面開展工作，一是分源區(qū)對第22/23和23/24兩個太陽活動極小期近地太陽風的性質進行了對比;二是分三個階段對第23太陽活動周太陽風性質與源區(qū)類型的之間的聯(lián)系進行了研究。
　　已有的研究表明第23/24太陽活動極小期是一個特殊的極小期，此時太陽黑子數(shù)目和極區(qū)磁通量均

4、明顯小于最近的幾個極小期(Giuliana et al.2009)。Ulysses衛(wèi)星的觀測表明，第23/24極小期高緯度太陽風性質與22/23極小期存在顯著的差異，第22/23太陽活動極小期高緯度太陽風速度、密度、動壓均顯著的大于第23/24太陽活動周的極小期。我們分源區(qū)對黃道面太陽風的研究發(fā)現(xiàn)，兩個極小期參數(shù)的對比與極區(qū)存在差異。第23/24極小期冕洞區(qū)、寧靜區(qū)和活動區(qū)的太陽風速度均顯著大于第22/23極小期，在23/24太陽活動極

5、小期三類太陽風平均速度分別為524±109 km/s、427±112km/s和459±110 km/s，而在22/23太陽活動極小期期分別為393±66km/s、366±62km/s和378±47km/s。第23/24極小期近地太陽風密度顯著的小于第22/23極小期，第23/24極小期三類太陽風中平均密度分別為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。兩個極小期太陽風中平均磁場相近，冕洞太陽風平均磁場強度最高，較活動區(qū)和寧靜區(qū)太陽風高10％-20％。尤其值得注意的是，兩個階段其來源存在極大的差異，在第22/23太陽活動極小期近地太陽風大部分冕洞區(qū)，來自三大區(qū)域(ch、ar、qs)太陽風的比例分別是50.3％，13.2和36.5％。而在第23/24活動極小期近地風大部分來源于寧靜區(qū)，其比例達到69.5％，此時來自其它兩大區(qū)域(ch、ar)的近地風

7、比例分別是15.9％和14.6％。上述結果表明三類源區(qū)的近地太陽風性質在第22/23和23/24太陽活動極小期均存在顯著的差異。在第22活動周的極小期有一半以上近地風來自冕洞區(qū)域，而第23活動周來自寧靜區(qū)的風占很大比重(69.5％)。我們認為這與第23太陽活動周太陽表面磁場整體較弱，導致太陽大尺度磁場位型在兩個太陽活動極小期存在顯著的差異有關。
　　通過分析第23太陽活動周太陽風性質與源區(qū)類型的關系，我們發(fā)現(xiàn)不同源區(qū)太陽風速度、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風中速度、07+/06+和Fe/0等參數(shù)是無法對太陽風進行很好的判別。冕洞風的風速有著雙峰分布的現(xiàn)象，其中高速風的峰值和低速風的峰值分別為600km/s和400km/s左右，而這兩部分風即高速風和低速風可能來自冕洞的邊緣和中心區(qū)域。三類太陽風中，其速度和07+/06+都存在反比關系。Fe/0一般反映低第一電離勢的效應，而它的分布一般

9、有四個特征:冕洞風Fe/0的均值明顯比活動區(qū)風小;隨著風速的增加，F(xiàn)e/0的分布范圍和平均值會隨之減小;活動區(qū)風中Fe/0的分布范圍（0.06-0.40，對應的FIP bias為1-7）較冕洞區(qū)（0.06-0.20，對應的FIP bias為1-3）大;在這些太陽風中它們的Fe/0的最小是基本都是0.06，F(xiàn)IP bias大約為1，太陽風速度變化時，并不隨之改變。以上統(tǒng)計結果可以發(fā)現(xiàn)，不同源區(qū)初始太陽風加速加熱機制十分相似，而不同源區(qū)太陽