至今为止,已经在日冕中观测到了各种磁流体力学波动,包括驻立的快腊肠模、驻立的快扭曲模,传播的快腊肠模,传播的快扭曲模,驻立的慢波,传播的慢波等等。利用这些日冕波动的成像及光谱学测量,结合磁流体力学波动理论,就可以推断日冕磁场等物理参数,这就是冕震学。对日冕波动的研究一般将支持波模的磁结构假定为磁柱,但是,不可否认的是,磁片模型在解释某些太阳大气磁结构中的观测时更为适用。此外,目前绝大多数理论研究都把磁片参数看成是内外分片均匀的,但显然连续分布更现实,其效应却少有研究。进一步,已有观测表明活动区热环、耀斑环以及冕流里,热压较大,热压与磁压之比甚至能够达到一。但是理论上具有任意横向连续参数分布的有限热压磁片内的磁流体力学波动研究却是空白。基于此,我们讨论了热压不可忽略且参数横向连续分布的磁片所支持的磁流体力学波动,研究片内热压对其波动性质及冕震学应用的影响。
我们从有限热压理想磁流体力学方程组出发得到日冕磁片内快扭曲模和腊肠模的色散关系。对于给定波数,求解色散关系得到驻波角频率,进一步就可以获得磁流体力学快波的周期和衰减时间。研究表明:磁片参数横向连续分布的细节对快波的周期和衰减时间影响最大;相比而言,对大部分日冕磁片,如果快波的周期和衰减时间以片内横向快波时间来衡量,热压的影响几乎可以忽略。因此,对日冕磁片冕震学应用来说,可以利用数学上简单得多的冷磁流体结果(由于惠、李波等给出,2015 ApJ 814 60),只要把反推的片内Alfven速理解为快波速即可。
该项研究结果已被The Astrophysical Journal接收,将于近期发表。(Shao-Xia Chen, Bo Li, Sanjay Kumar, Hui Yu, and Mi-Jie Shi, FAST STANDINGMODES IN TRANSVERSELYNONUNIFORM SOLAR CORONAL SLABS: EFFECTS OF AFINITE PLASMA BETA)。审稿人评价说“The results demonstrating that the simpler waveguide models with a top-hat transverse distribution and zero-beta plasma are sufficient for magneto-seismology with certain modes are particularly valuable for the solar physics community”。论文作者感谢国家自然科学基金和山东省基金的支持。
下图给出了参数横向连续分布的有限热压磁片所支持磁流体力学快波的色散图。横轴是纵向波数,纵轴是角频率。