将磁流体静力学约束与 Stokes 轮廓反演相结合

偏振辐射转移方程的反演代码可用于推断温度 $T$、视线速度 $v_{\rm los}$ 与磁场 $\rm{\bf B}$ 随连续光学深度 $\tau_{\rm c}$ 的变化。然而，它们并不直接给出气体压强 $P_{\rm g}$ 或密度 $\rho$。为获取这些后述参数，反演代码转而依赖流体静力平衡（HE）假设辅以状态方程（EOS）。遗憾的是，跨磁力线时 HE 假设颇不真实。这是因为洛伦兹力等因素的作用被忽略。这导致从光学深度 $\tau_{\rm c}$ 到几何高度 $z$ 的转换不准确。我们旨在通过应用磁流体静力（MHS）平衡而非 HE 来改进该转换。我们发展了一种在 MHS 平衡下（即计入洛伦兹力）求解三维动量方程的方法。该方法基于一类泊松型方程的求解。以太阳黑子的三维磁流体动力（MHD）模拟中的气体压强 $P_{\rm g}$ 与密度 $\rho$ 为基准，我们比较了应用 HE 与 MHS 平衡的结果。我们发现 HE 仅在约 47% 的区域内将气体压强与密度恢复到 MHD 值的量级之内。这转化为 $z-\tau_{\rm c}$ 转换中约 $160-200$ km 的误差。另一方面，应用 MHS 平衡可在 84% 的区域内将 $P_{\rm g}$ 与 $\rho$ 确定在量级之内。在后一情形中，$z-\tau_{\rm c}$ 转换的获取精度为 $30-70$ km。