图1 太阳爆发产生过程的全三维超高精度模拟

(a) 不同时刻的电流切片图，其中在第三个时刻标出了爆发过程中产生的磁通量绳（MFR）及其下方的电流片（CS）和上方的激波（Shock）；(b) 不同时刻的速度切片图，图上标出了每个时刻对应的最大速度和阿尔芬马赫数；(c) 爆发过程中形成的磁通量绳的三维结构（左）和湍动重联电流片的三维结构（右）

　　在国家自然科学基金项目（批准号：41822404、41731067、42030204、41861164026、41874202、41774150、11925302和11873087）资助下，哈尔滨工业大学江朝伟和冯学尚教授联合中国科学技术大学、阿拉巴马大学汉茨维尔分校、云南天文台等国内外多个单位科研人员，采用其自主研发的高精度数值计算方法，证实了在太阳大气（日冕）中双极磁场位形下可以有效触发太阳爆发活动，揭示了引起日冕磁场能量释放的基本机制。研究成果以“太阳爆发活动的基本触发机制（A fundamental mechanism of solar eruption initiation）”为题，于2021年7月12日在期刊《自然﹒天文》（Nature Astronomy）上发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41550-021-01414-z。

　　太阳爆发活动，主要包括太阳耀斑和日冕物质抛射，是太阳系最为壮观的天文现象，也是灾害性空间天气的驱动源，对人类的高科技活动如航空航天、导航通讯、深空探测等产生严重影响。自1859年首次观测到太阳耀斑以来，人们逐渐认识到太阳爆发活动的本质是日冕中磁场能量的急剧释放过程，并提出两种理论：磁通量绳系统的不稳定性和磁多极场的裂爆。但这两种理论均对爆发之前的磁场位形做了特殊假设，如磁通量绳或磁零点，然而实际上这些特殊结构在爆发之前往往并不存在。

　　江朝伟等基于其自主发展的数值计算模式，采用太阳爆发源区普遍存在的双极磁场位形，以光球剪切流作为驱动，实现了迄今为止最高精度的全三维太阳爆发模拟，自洽地模拟了日冕磁场能量从缓慢积累到急剧释放而爆发的全部过程（图1）。研究结果显示在光球剪切驱动的准静态演化过程中，磁拱的内部会自发形成强电流薄层（即电流片）并触发太阳爆发活动，形成日冕物质抛射和激波，同时电流片也迅速撕裂形成复杂的湍动结构。相比于传统理论，该研究更真实地展示了太阳爆发活动特征，吻合“奥卡姆剃刀”原理，具有很好的普适性。

　　该研究增强了人们对太阳大气能量释放的认识，推动了太阳爆发理论的发展，对建立基于物理的空间天气预报模式具有重要的科学意义。