磁编织的重要性：一个太阳大气旋状结构爆发过程中的磁编织证据

上世纪70—80年代，著名太阳天体物理学家E. Parker提出了磁编织(magnetic braiding)的概念，并将与之相关的磁重联作为日冕加热的可能机制之一。由于绝大部分磁编织结构发生在接近离子惯性尺度下，而且磁编织也可能极容易在编织过程早期就迅速引起磁重联，因此实际上很难被观测到。

通过分析IRIS卫星以及SDO卫星的成像、光谱和磁场数据，我们在跟踪观测太阳大气中一个旋状结构时，发现该结构上的一个多丝旋臂(图1)，在该旋臂的演化过程中有爆发现象(图2)。在该结构的爆发过程中，我们观测到在磁结构交叉位置上出现的一系列孤立亮核，且这些亮核与一系列孤立的过渡区爆发事件有很好的一一对应关系，同时还观测到源于亮核的精细喷流结构。这些孤立结构意味着爆发结构内部的能量释放位置具有倾向性，与磁编织预测是一致的。观测到的过渡区爆发事件以及多丝喷流对应的等离子体速度超过300 km/s（图3），与喷流足点处的阿尔芬速度相当，说明这些孤立结构背后的物理成因是磁重联。如果这些喷流等离子体进入日冕，对平衡日冕由于太阳风而导致的物质损失有重要的作用。另一方面，我们通过非线性无力场外推(图4)，发现该结构在爆发前有较强的缠绕，磁场旋度也较强且沿着结构的延展方向有起伏，与磁编织的物理图像吻合。而在爆发后磁结构的缠绕基本已经打开且磁场旋度较弱，意味着爆发过程使得磁编织被解开。磁编织解开后的磁结构变得弥散且其中等离子体被加热从而可以在AIA高温波段观测到(图2f)。

基于这些分析结果，我们认为磁编织与等离子体喷流和太阳大气爆发现象都可能有重要的联系，对我们理解这些现象中的精细结构有重要的理论意义。因此，在我们理解太阳爆发、日冕加热和初始太阳风形成，特别是其中精细结构问题时，磁编织应该是不可被忽略的。

相关研究工作已经被天体物理杂志(ApJ)接受发表。ADS链接：http://adsabs.harvard.edu/abs/2018arXiv180105967H

该研究工作由山东大学（威海）、谢菲尔德大学、中国科学技术大学、德国马普太阳系研究所、北京大学和美国宇航局Goddard飞行中心等单位合作完成(Huang, Xia, Nelson, Liu, Wiegelmann, Tian, Klimchuk, Chen & Li )。感谢国家自然科学基金委、山东大学（威海）青年学者未来计划、马普伙伴小组计划和德国科学基金会(DFG)对该研究工作的资助。

图1：爆发前旋状结构在IRIS卫星高分辨率观测下的图像。图中可见结构由很多环状磁结构(中图虚线)组成，并且这些磁环结构在爆发位置处在有交叉，其中可能发生了磁编织。蓝色菱形对应着孤立的过渡区爆发事件发生的位置。

图2：爆发结构在三温度合成图上的演化。爆发过程出现两次喷流事件(d, f)，爆发结构中可见明显的孤立亮核(e)及其对应喷流的多丝结构(f)。

MicrosoftInternetExplorer402DocumentNotSpecified7.8 磅Normal0

图3：爆发事件中出现的两次喷流现象。第二次喷流现象有明显的孤立细丝结构（图中第二行），喷流的足点在光谱观测中出现明显的蓝移成份，且蓝移成份明显增宽（下图）。

图4：结构爆发前(上图)和爆发后（下图）的外推三维磁场结构比较。