| 题名 | 基于中国首座日冕仪观测站的建设与研究 |
| 作者 | 张雪飞 |
| 答辩日期 | 2022-07-01 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 刘煜 |
| 关键词 | 太阳大气 太阳磁场 日冕仪 日冕绿线 |
| 其他题名 | Construction and Research Based on the first Coronagraph Station in China |
| 学位专业 | 天体物理 |
| 英文摘要 | 太阳是唯一一颗可供我们近距离观测的恒星，为研究恒星演化规律以及日冕中等离子体的演化提供了大量观测数据。通常我们所观测到的太阳活动事件可能是不同动态过程的组合，由于受到观测条件和仪器限制，我们并没有真正理解太阳大气的物理特性及其演化规律。这意味着更加深入的理解发生在太阳大气中的这些动态过程，需要结合观测和理论分析。日冕是太阳最外层大气，由高度电离、低密度的高温等离子体组成，温度可达数百万度。日冕绿线(5303 埃)是日冕可见光谱中最强的发射线，由Fe XIV 离子在基态3s23p 中的禁戒跃迁过程( 2P3/2 - 2P1/2) 产生。日冕绿线最早由日食观测中发现，现在已广泛用于日冕仪的常规观测中，它具有的高温特性和观测到的明亮结构使其成为研究日冕结构和高温等离子体动力学的重要诊断工具。 本文基于中国首座日冕仪观测站，开展了日冕仪的调试、观测和日冕绿线的分析和研究工作。首先在国内进行日冕仪观测站选址工作，通过初步踏勘与测量获得了一批适合地基日冕仪观测的候选址点，根据国家卫星资料的云量、降雨量以及日照实数的分析，确认了丽江天文观测站拥有建设日冕仪观测站的优势，并开展了2 年多的日冕观测条件监测工作，于2013 年启动了国内第一台基于常规观测的日冕仪观测站建设工作。随后对日冕仪观测系统、高精度跟踪系统、调焦系统、主镜光洁度自动监测装置、日心强度采集系统、平场采集模式、数据定标系统以及滤光器系统等进行了研制和升级，同时搭建了地基日冕仪高海拔试验地基。 依据丽江日冕仪的日冕绿线数据和基于势场源表面PFSS （potential field source-surface）磁场外推模型分析了日冕绿线亮度与磁场强度之间的密切关系。日冕磁场强度的计算是基于太阳动力学天文台（Solar Dynamics Observatory，SDO）的日震学与磁场成像仪（Helioseismic and Magnetic Imager，HMI）提供的综合磁图由PFSS 模型外推得到的，同时也构造了日面中心上方1.03 到1.3 个太阳半径区间内在天空平面上磁场强度连续分布的二维磁图。我们得到了日面径向不同位置高度上日冕亮度与磁场强度的相关系数。进一步使用高斯和二次曲线的线性组合来拟合相关系数分布，在日冕环顶部附近约1.1 R⊙ （太阳半径）高度上显示了最大的相关系数，大小是0.82。我们还研究了日心纬度附近以及完整太阳卡林顿周内的相关性，再次发现最大相关系数出现在同一高度。对于识别的小尺度日冕环，我们也计算了冕环横截面上的相关系数。这是我们首次发现在冕环顶部附近日冕亮度与磁场强度具有高相关性（相关系数几乎大于0.80），在冕环足点附近显示了弱相关且相关系数变化大。 此外，我们使用丽江日冕仪数据与SDO/AIA 的EUV 多波段观测，基于开发的两种不同算法提取低日冕内的结构信息进行直接比较分析。我们首次发现5303 埃和211 埃波段始终保持最高的日冕强度相关性，相关系数大小是0.86-0.99，无论选取日面边缘结构大小不同的日冕区域还是选取不同尺度的日冕环，相关系数都是最强且相关系数变化最小。研究结果也暗示了基于5303 埃 观测到发生在日面边缘上方明亮的日冕环或者其它日冕结构，结合211 埃观测有助于帮助我们将日冕中不同高度发生的物理过程联合起来进行分析。另一方面，地基日冕绿线的观测和空间EUV 211 埃 的观测能够在必要时相互补充，这对太阳长周期研究具有重要意义。 我们的结果表明，活跃在低纬度的闭合日冕环中，电流耗散（dissipation of currents，DC）和阿尔文波和磁声波耗散（dissipation of Alfven and magnetosonic waves，AC）的加热机制可能同时存在整个冕环系统中，DC 加热机制在冕环顶部 附近占比更大。既然相关系数最大值位于日冕环顶部附近，如果闭合日冕环突然被打开那么被束缚在环内的热等离子体就会在磁场的作用下被释放和加速。据我们的观测分析，R = 1.1R⊙ 高度很可能与低日冕中的低速太阳风起源有关。有关日冕绿线的分析研究还要继续，有望为进一步估算与日冕加热相关的定标定律和验证计算日冕磁场的理论模型提供观测证据。而在空间观测仪器中，由于空间日冕绿线观测仪器失效，迄今为止还没有日冕绿线的空间观测资料。AIA 211埃 的观测以及其它EUV 的空间连续资料，有助于填补地基日冕绿线数据“缺失”的观测空白。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 页码 | 0 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/25795]  |
| 专题 | 云南天文台_其他 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张雪飞. 基于中国首座日冕仪观测站的建设与研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2022. |
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