磁震学(Magneto-seismology)是太阳大气物理学中新兴的研究方向,它利用成像或光谱手段所观测到的太阳大气震荡的参数,结合磁流体力学波动理论,推测难以直接测量的大气物理参数。我们的研究受两方面的进展所启发。一、观测显示,分立结构如磁环等所支持驻波的基模与谐模周期之比相对整数通常有可观偏离。在磁震学应用中,这一偏离起着越来越重要的作用。二、太阳大气中流动无处不在,且可达到阿尔芬速度量级。考虑流动与否对磁震学的最重要应用----日冕磁场的推测可有重要影响。我们很自然要问:考虑流动与否对周期比的磁震学应用影响又如何呢?
我们将分立结构以磁片描述,系统地求解了流动磁片所支持行波的色散特性,建立了构造驻波的一个简单方法,由此系统讨论了流动对日冕及光球孤立磁片所支持驻波周期比的效应。我们发现,对日冕而言,考虑流动与否对快扭曲模的周期比有重要影响,它通过增强行波色散而使得周期比相对整数有显著偏离,启示人们在磁震学应用中,需要对以往忽视的片内外的流动剪切更为重视。对快腊肠模来说,流动对其可能存在的参数空间有重要影响。对成像(如日像仪)观测而言,这意味着如果我们能观测到驻立快腊肠模,那么结构内外的流动剪切必定小于某临界值。对光球磁片的研究发现,公里每秒量级的流动即可对波动性质有重要影响,它可严重地限制波动的传播窗口:流动略强,某些波模就不再能被结构所约束住。从观测的角度,它意味着在受到脉冲式扰动时,流动光球结构中波动的一个衰减机制是将扰动能发射到环境中去。
这一研究结果已被影响因为为6.02的Astrophysical Journal接受,将于近期发表(Bo Li, Shadia R. Habbal, Yanjun Chen, The Period Ratio for Standing Kink and Sausage Modes in Solar Structures with Siphon Flow. I. Magnetized Slabs. Astrophysical Journal, in press)。这一研究得到了国家自然科学基金、教育部博士点基金、山东省自然科学杰出青年基金以及中国科学院空间天气学国家重点实验室开放课题基金的支持。
左图显示了日冕磁片临界横纵比(片宽与片长之比的一半)对片内流动的依赖。片内流动以片内阿尔芬速度衡量。对给定磁片,只有当其横纵比超过临界值时,才能支持快腊肠驻模。图中黑、红、绿三种颜色分别对应于外内阿尔芬速度比为2、3和4的情形。这一值越大,则片内外密度差异越大。