從日冕邊緣觀測全球太陽日冕極紫外波：傾角、運動學、與膨脹日冕物質拋射的耦合以及與日冕物質拋射驅動的衝擊波的聯繫

核心概念

通過對六個日冕邊緣爆發事件的觀測，文章研究了太陽極紫外波的傳播特性，包括波陣面的傾角、運動學特徵、與日冕物質拋射的耦合關係，以及與日冕物質拋射驅動的衝擊波的聯繫，為理解全球太陽極紫外波的特性提供了新的見解。

摘要

研究背景

太陽極紫外波（EUV波）是日冕中由爆發觸發的強度擾動，通常被解釋為由橫向膨脹的日冕物質拋射（CME）驅動的快速磁流體動力學（MHD）波或衝擊波。然而，由於投影效應，對EUV波的觀測和研究存在挑戰，特別是在確定波陣面高度和運動學方面。

研究方法

本文選擇了六個由日冕邊緣爆發觸發的全球EUV波事件，這些事件都伴隨著由CME驅動的衝擊波傳播到太陽的另一側。通過分析SDO/AIA 211 Å 的圖像數據，研究人員測量了EUV波陣面的傾角和速度，並探討了EUV波陣面與CME邊界以及CME驅動的衝擊波之間的耦合和聯繫。

主要發現

1. 觀測發現，除了2013年5月13日的事件外，其他五個事件的EUV波陣面都呈現出明顯的前傾角，平均傾角約為60度，而2017年9月10日的事件傾角較大，約為75度。
2. 通過對日冕洞傳輸的EUV波陣面的分析，首次估計了其傾角，2015年5月5日和2017年9月10日事件的日冕洞傳輸波陣面傾角均約為38度。
3. 研究發現，EUV波陣面速度在低日冕中會受到日冕基部附近環狀系統的影響而提升，但其平均速度與高日冕中CME驅動的衝擊波的橫向膨脹速度沒有明顯的相關性。
4. 觀測結果表明，EUV波陣面的快速磁聲馬赫數從日冕基部開始就大於1。
5. 在兩個事件中，EUV波陣面在整個傳播過程中都與CME驅動器耦合。
6. 在另外四個事件中，EUV波陣面消失後，CME驅動的衝擊波繼續在太陽的另一側傳播，並與EUV波陣面斷開。

研究意義

本研究基於對六個日冕邊緣爆發事件的EUV波的觀測，揭示了EUV波陣面的傾角和運動學特徵，並探討了其與CME以及CME驅動的衝擊波之間的關係，為理解全球太陽EUV波的特性提供了新的觀測證據和理論依據。

統計資料

本文研究了六個由日冕邊緣爆發觸發的全球EUV波事件。
五個事件的EUV波陣面呈現出明顯的前傾角，平均傾角約為60度。
2017年9月10日的事件傾角較大，約為75度。
2015年5月5日和2017年9月10日事件的日冕洞傳輸波陣面傾角均約為38度。

引述

從以下內容提煉的關鍵洞見

Limb Observations of Global Solar Coronal EUV Wavefronts: the Inclination, Kinematics, Coupling with the Expanding CMEs, and Connection with the CME-driven Shocks

by Huidong Hu (... 於 arxiv.org 11-04-2024

https://arxiv.org/pdf/2409.15017.pdf

深入探究

太陽活動周期的不同階段是否會對EUV波的傳播特性產生影響？

太陽活動周期的不同階段確實會對 EUV 波的傳播特性產生影響。主要體現在以下幾個方面：

日冕磁場結構的變化: 太陽活動極大期，日冕磁場結構複雜，開放磁力線區域較少，EUV 波更容易受到磁場結構的束縛和引導，傳播路徑較為彎曲，速度也可能受到抑制。而在太陽活動極小期，日冕磁場結構相對簡單，開放磁力線區域較多，EUV 波更容易沿開放磁力線傳播，路徑較為平直，速度也可能更快。
日冕等離子體參數的變化: 太陽活動周期的不同階段，日冕等離子體的密度、溫度等參數也會發生變化，進而影響 EUV 波的傳播速度和衰減特性。例如，太陽活動極大期，日冕等離子體密度較高，EUV 波的衰減可能更快。
日冕背景風的影響: 太陽活動周期的不同階段，日冕背景風的速度和方向也會發生變化，進而影響 EUV 波的傳播速度和方向。
目前，關於太陽活動周期對 EUV 波傳播特性影響的研究還不夠充分，需要更多的觀測數據和理論模型來進一步探討。

如何解釋部分EUV波陣面與CME驅動的衝擊波之間的斷開現象？

EUV 波陣面與 CME 驅動的衝擊波之間的斷開現象，可能與以下因素有關：

CME 橫向膨脹減速或停止: EUV 波的波動成分通常被認為是由 CME 橫向膨脹驅動的。當 CME 橫向膨脹減速或停止時，EUV 波的驅動力減弱，可能導致 EUV 波陣面與 CME 驅動的衝擊波分離。
磁場結構的影響: EUV 波和 CME 驅動的衝擊波在傳播過程中都會受到日冕磁場結構的影響。當它們傳播到磁場結構複雜的區域時，傳播路徑可能發生偏轉，導致 EUV 波陣面與 CME 驅動的衝擊波分離。
EUV 波的衰減: EUV 波在傳播過程中會不斷衰減，而 CME 驅動的衝擊波則可以傳播到更遠的距離。當 EUV 波衰減到一定程度時，就無法再觀測到，而 CME 驅動的衝擊波可能仍然存在，從而造成 EUV 波陣面與 CME 驅動的衝擊波之間的斷開現象。
需要指出的是，EUV 波陣面與 CME 驅動的衝擊波之間的關係非常複雜，並非所有 EUV 波都會與 CME 驅動的衝擊波斷開。

研究EUV波的傳播特性對於預測空間天氣災害具有哪些實際意義？

研究 EUV 波的傳播特性對於預測空間天氣災害具有重要的實際意義，主要體現在以下幾個方面：

預測日冕物質拋射(CME)的到達時間和方向: EUV 波通常與 CME eruptions 相關聯，並且 EUV 波的傳播速度通常比 CME 更快。通過觀測 EUV 波的傳播特性，可以提前預測 CME 的到達時間和方向，為地球上的航天器和地面電力系統提供預警時間。
預測太陽高能粒子的到達時間和強度: CME 驅動的衝擊波可以加速太陽高能粒子，而 EUV 波的傳播特性可以反映衝擊波的強度和幾何形狀。通過研究 EUV 波的傳播特性，可以預測太陽高能粒子的到達時間和強度，為航天器和宇航員提供輻射防護指導。
理解日冕磁場結構和日冕加熱機制: EUV 波的傳播速度和方向受到日冕磁場結構的影響。通過研究 EUV 波的傳播特性，可以反演日冕磁場結構，進而加深對日冕加熱機制的理解。
總之，研究 EUV 波的傳播特性對於預測空間天氣災害、保障航天安全和理解太陽物理過程都具有重要的意義。