在日冕的白光照片中,冕流表现为较亮的大尺度盔状结构,可延伸至多个太阳半径以远,如图1(a)和(b)所示。图1(a)和(b)分别给出了LASCO C3在2007年6月15日05:18UT和7月1日05:18UT拍摄到的日冕白光图,可以看到在日面东南侧(PA角119度)和东北侧(PA角69度)各存在一个冕流。高分辩的观测分析表明,冕流上方会间歇地持续发出小尺度等离子体团(blob)结构,称为blob连发事件。这些blobs一般产生于2-4个太阳半径处,表现为拉长的沿径向向外流动的结构,密度比背景略高,往往需要借助差分图来对其进行观测,如图1(c)和(d)所示。图1(c)和(d)分别给出了可显示blob双极结构的差分图,相应的差分时刻在图的纵轴给出,观测日期分别与图1(a)和(b)相同。
以往,我们曾利用自主构建的太阳风-冕流磁流体力学数值模型,发现了冕流结构的一种内禀不稳定性过程可导致blob连发事件,即冕流尖点处不断向外准周期地溢出等离子体团结构(Chen et al., ApJ,691: 1936-1942, 2009)。数值模拟结果与之前Wang等人在上一个太阳活动低年附近观测到的两组blob连发事件的结果一致(Wang et al., ApJ,498: L165-L168, 1998; Wang et al., JGR,105: 25133-25142, 2000)。
为了寻求更多该不稳定性过程存在的观测依据,我们分析了LASCO在2007年的观测数据,共找到十组持续时间在3天以上的blob连发事件。对每一组连发事件都先将某时刻的LASCO C3图像减去其前面相邻时刻的图像,从而获得一系列的差分图。然后在每一幅差分图中沿该冕流轴线取下一窄条,按时间先后顺序排列,最终得到横轴代表时间,纵轴代表高度的高度-时间图。图1(e)和(f)便是其中的两幅,径向向外运动的每个blob结构在这样的图中均表现为一白一黑两条相邻的曲线。通过数黑白线条的数目便可以方便地得知blob的发生数目和频次。图1(e)和(f)显示blob的释放频次平均为每天3-5个,这与冕流内禀不稳定性机制的数值模拟结果同样一致。其它8组blob连发事件也都有类似的观测结果。
图1(a)和(b),LASCO C3拍摄到的日冕白光图;(c)和(d),与(a)和(b)对应的差分图,(a)-(d)中,白色圆圈表示日轮,黑(灰)色圆面表示LASCO C3的挡板,在水平方向上的尺度为30个太阳半径,在垂直方向上的尺度为15个太阳半径;(e)和(f),两组blob连发事件的高度-时间图。
另外,一般认为blob产生后随即被周围的低速太阳风加速并携带入日球空间,因而可以利用测定的blob运动速度(由高度-时间图黑白曲线斜率得出)来表征相应区域低速太阳风的速度。我们将图1(e)和(f)中的blobs在6Rs, 9Rs和12Rs处的速度分别示于图2(a)和图2(b)中,横轴为观测时间。发现blob表征的近日低速太阳风的速度在某一固定位置可以在几个小时内发生很大的变化。而通过对太阳风的实地(in situ)探测,我们知道低速太阳风最明显的特征之一就是其物理参数的可变性(variability)。因此我们的研究表明:这一速度可变特征很可能在太阳附近便已表现出来。相关研究结果已被欧洲《太阳物理》杂志(Solar Physics)接收,将于近期发表(Song et al.,2009)。
图2(a)和(b)分别是与图1(e)和(f)对应的两组连发blob表征的低速太阳风在6Rs, 9Rs,和12Rs处的速度随时间变化的关系。
该项研究获国家自然科学基金、科技部973项目和空间天气学国家重点实验室开放课题的共同资助。