本站讯  近日，山东大学空间科学攀登团队日冕与太阳风物理课题组李波教授团队在日冕磁环所支持的扭曲波模拟工作中取得进展，研究成果分别以“Horizontally polarized kink oscillations supported by solar coronal loops in an asymmetric environment”和“Damped kink motions in a system of two solar coronal tubes with elliptic cross-sections”为题被《Astronomy & Astrophysics》接收。论文作者包括李波教授，课题组石米杰、陈绍霞、于惠老师，比利时鲁汶大学郭明哲博士，山东大学青岛校区空间天文物理融合研究中心硕士生袁升菊。

冕环是结构化日冕的基本组成单元之一，其所支持的磁流体波动，如扭曲模，在日冕成像观测中极为常见。冕环中丰富的磁流体波动可作为间接诊断日冕物理参数的载体，也可能是日冕加热的能量来源。冕环中磁流体波的物理性质的探索对其在以上两个领域的应用至关重要。

图 1：环顶处密度和扭曲模的流场。(a1)(a2)对应均匀背景，(b1)(b2)对应非对称背景。

图 2：速度场的角向傅立叶模式（q）。左图对应均匀背景，右图对应非对称背景。

团队借助三维磁流体数值模拟，在直柱冕环模型下，研究了背景非对称的冕环所支持扭曲模的物理特性。结果表明，背景非对称的冕环仍能支持扭曲型集体模式。相较背景均匀的冕环，非对称背景使扭曲模速度场在角向不再驻立，而是产生了扇页状的传播结构（图1）。与此同时，角向的高次傅立叶模式逐次被激发（图2）。以上结果丰富了我们对冕环中扭曲模的认识，也为在观测中证认背景非对称冕环中的扭曲模提供了依据。

随着观测仪器空间分辨率的提升，许多在低分辩仪器下呈现单个冕环的结构实则是由多个直径更小的冕环组成。临近冕环之间的相互作用使其所支持扭曲模的性质与孤立冕环中扭曲模性质有所差异，这种差异及其对冕震学应用的影响有待定量研究。

图 3：双椭圆柱模型示意图（上图）。不同形态的速度扰动形式示意图（下图）

图 4：双椭圆柱冕环中扭曲模的周期（上图）和衰减时间（下图）对环间距d、长短轴比a/b的依赖。绿线所示为相同参数下单个圆柱环的结果。

团队使用自主开发的二维线性磁流体程序，将双柱模型简化为两个横截面为椭圆形的椭圆柱冕环（图3），系统研究了环间距、椭圆长短轴比、扰动形态等对扭曲模周期和衰减时间的影响。研究发现，利用传统方法借助孤立冕环中扭曲模的周期和衰减时间所获得的冕环非均匀尺度，与实际值的差别能达到50%（图4）。研究结果表明，在使用多个冕环系统所支持的扭曲模周期和衰减时间开展冕震学实践时，有必要考虑冕环间相互作用和冕环横截面形状。

近年来，空间科学攀登团队日冕与太阳风物理课题组聚焦太阳大气磁流体波动的理论、数值模拟、应用等研究，承担多项国家级项目，取得了一系列成果，先后在Space Science Reviews, Astrophysical Journal Letters, Astrophysical Journal, Astronomy & Astrophysics 等发表论文近百篇。课题组积极参与国际合作，与比利时鲁汶大学、英国华威大学等高校的研究人员建立了深入合作关系。课题组成员参与组织和召集多项国际会议，如国际空间研究所（ISSI）-北京、Waves and Instabilities in the Solar Atmosphere。以上工作得到了国家自然科学基金委的资助。

文章链接：

Mijie Shi, Bo Li, Shengju Yuan, Horizontally polarized kink oscillations supported by solar coronal loops in an asymmetric environment. https://arxiv.org/abs/2402.11181

Mijie Shi, Bo Li, Shaoxia Chen, Hui Yu, Mingzhe Guo, Damped kink motions in a system of two solar coronal tubes with elliptic cross-sections. https://arxiv.org/abs/2401.12885