太阳光球层电流的推断

我们旨在展示一种新开发的用于确定太阳光球层电流的方法的能力。我们采用三维辐射磁流体力学（MHD）模拟，以类似于新投入运行的 4 米 Daniel K. Inouye 太阳望远镜（DKIST）应能达到的空间分辨率，在几条光谱线中生成合成的 Stokes 轮廓。我们应用一种新开发的带有磁流体静力学（MHS）约束的偏振辐射传输方程反演方法，从合成的 Stokes 轮廓推断三维笛卡尔坐标系中的磁场矢量 $\mathbf{B}(x,y,z)$。然后我们应用安培定律，从推断的磁场 $\mathbf{B}(x,y,z)$ 确定电流 ${\bf j}$，并将结果与原始 MHD 模拟中存在的电流进行比较。我们表明，无论反演的光谱线数量多少，所采用的方法在低大气高度（500 nm 处的光学深度 $\tau_{5}\in$[1,0.1]）的电流推断中均能达到合理的可靠性（接近 50% 的情况在两倍误差范围内，对于 $B\ge300$ G 的像素，这一比例增加到 60%-70%）。在这些光球层之上，随着磁场变弱以及 MHS 近似变得不够准确，该方法的精度急剧恶化。我们还发现，推断出的电流存在一个与低磁化等离子体相关的底值，在这种情况下，磁场推断的不确定度阻碍了对空间导数的足够精确的确定。我们提出了一种方法，允许从光谱偏振观测推断深层大气层（光球层）电流矢量的三个分量。