按照定义,太阳风是来自太阳的连续的带电粒子流。然而事实上这种连续性可能仅在时间上成立:太阳风流动在空间分布上可能不连续而带有激波结构!这一可能性最早由Holzer(1977)指出,此后受到了很多关注。研究者发现流管膨胀或者动量添加等都可能导致稳态太阳风中的驻激波。但这些研究都仅考察了源于冕洞的流动(其流管几何不妨称为冕洞几何)而未讨论冕流边界的流动(其几何不妨称为冕流几何)。考虑到冕流几何与冕洞几何相应的流管膨胀随空间位置的分布有显著差异,我们很有必要问如下问题:冕流几何能否导致驻激波的产生?如果可以,这类驻激波是否能经受得住所谓敏感性测试,换句话说,它们是否只在极为特殊的流管几何与流动参数的组合下才能出现?本工作就这样两个问题做了系统的研究。
为简化问题,我们只讨论等温流动。此时太阳风的解可通过Lambert W函数来表达,借助于图形化的求解方式,我们可以很容易地构造连续的或带有间断的解。如图所示,我们发现在符合实际的几何参数下,驻激波存在于相当广阔的参数空间中,特别地,对于冕流尖点所处日心距离大于3太阳半径的冕流,只需流动温度略高于1百万度,驻激波即可存在。这意味着冕流边界处可能存在驻立激波。它的直接后果是,人们在借助白光或紫外发射线来了解该区域特征时,很有必要将激波的存在性考虑在内,因为考虑与否,对于观测结果的解读可能有显著不同。
本研究结果已被中国物理快报接受,将于近期发表(Bo Li, Yan-Jun Chen and Xing Li, Standing shocks in the inner slow solar wind, Chinese Physics Letters, in press)。这一研究得到了国家自然科学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。