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全球日冕时间依赖性的磁流体力学模拟

太阳与恒星天体物理 2023-10-12 v4 空间物理

摘要

我们描述、测试并应用了一种将全日面表面磁通量演化纳入全球日冕 MHD 模型的技术。我们的方法仅需演化表面磁通量图,类似于 Lionello 等人(2013)的方法,但我们引入了两种修正下边界电场以抑制伪电流的方式。我们通过与由已知流动和电场驱动的参考模拟进行比较,验证了程序的准确性。随后我们展示了一个热力学 MHD 计算,该计算由 Schrijver & DeRosa(2003)磁通量演化模型的图驱动,持续一个太阳自转周期。通过考察开放磁通量边界的演化和前向建模的 EUV 辐射(其随表面流动以及磁通量的浮现与对消而演化),说明了模型日冕的动态、时间依赖性质。尽管我们的主要目标是呈现方法,我们简要研究了这种演化与慢太阳风特性的相关性,考察了下凹磁力线到“S-Web”拓扑特征的映射,并将时间依赖驱动运行计算的电荷态比率与稳态等效情形进行比较。有趣的是,我们发现仅驱动本身并未显著改善电荷态比率,至少在这类注入极小螺旋度、分辨率适中的运行中如此。尽管如此,时间依赖驱动模型的许多方面无法用传统稳态方法捕捉,并且此类技术对于下一代太阳风和 CME 模型可能尤为相关。

关键词

引用

@article{arxiv.2306.12551,
  title  = {Global MHD Simulations of the Time-Dependent Corona},
  author = {Roberto Lionello and Cooper Downs and Emily I. Mason and Jon A. Linker and Ronald M. Caplan and Pete Riley and Viacheslav S. Titov and Marc L. DeRosa},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2306.12551},
  year   = {2023}
}

备注

Accepted for publication on ApJ