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非均匀磁片中的快波
录入者:  |  时间:2015-10-23 18:29:13  |  作者:于惠、李波  |  浏览次数:

结构化太阳大气中,研究最多的两类磁流体力学快波是扭曲模和腊肠模。扭曲模扰动磁结构的对称轴,在太阳大气的紫外成像观测中备受关注;腊肠模不扰动磁结构的对称轴,在太阳低层大气中也普遍存在。磁环中的快扭曲模会通过共振吸收而耗散,对日冕加热可能有重要贡献;而快腊肠模是耀斑光变曲线中秒量级的准周期脉冲的主流解释机制之一。

现有的磁流体力学快波研究,尤其是考察密度横向不均匀性的影响时,几乎都是把磁结构考虑为一个磁柱,而对具有连续横向密度磁片的研究则几近空白。事实上,太阳大气中一些重要的集体波动模式更适合用磁片来理解。作为例子,冕盔上方的“冕流波”就被解释为磁片结构支持的快扭曲行波;而具有典型磁片几何的电流片所支持的快腊肠模则能描述IV型射电暴里的一些精细结构。

为了考察磁片结构的密度横向不均匀性对快波性质的影响,我们首次对一般的连续密度分布,得到了快波的解析色散关系,进而对阶跃密度剖面和四类典型的连续密度剖面,分别求解快扭曲模和腊肠模的色散关系,得到色散图如下所示。

从图中可以看出,不管采用连续的还是不连续的横向密度描述,快扭曲模的第一支在所有的轴向波数都处于无衰减的束缚(trapped)区;相对于阶跃分布得到的周期,对符合观测的波数,连续密度分布导致的改变小于13%。另一方面,所有的快腊肠模和更高支的快扭曲模在较小的波数处于泄露(leaky)区;而且,不同横向密度描述会严重影响泄露区的快波性质。因此,对于冕震学应用来说,涉及到第一支快扭曲模的诊断,可以放心的使用阶跃密度的结果(例如以往利用冕流波对冕盔上方日冕磁场的诊断);但如果要考察快腊肠模和更高支快扭曲模,则需要了解横向密度剖面的细致信息,才能得到可靠的结果。

该项研究结果已被The Astrophysical Journal接收,将于近期发表(Yu, Hui; Li,

Bo; Chen, Shao-Xia; Guo, Ming-Zhe, Kink and sausage modes in nonuniform

magnetic slabs with continuous transverse density distributions, arXiv: 1510.05747)。论文作者感谢中国973项目、中国国家自然科学基金和山东省自然科学基金的资助。

 

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