日冕弧顶上 spikes 的时空结构研究

拖曳日冕物质抛射(coronal mass ejections, CMEs)的垂直电流片(vertical current sheet, VCS)是通过磁重联发生耀斑能量释放和CME构建的关键场所。常从边缘视角研究它，因其形态与二维“标准”图像相似，但其三维结构仅当耀斑弧顶(arcalde)被侧向观测时才能揭示。所谓弧顶上(supra-arcade)区域中的结构与动力学因而包含了耀斑与CMEs中物理过程的重要线索。此处我们聚焦于被解释为侧向观测VCS的弧顶上钉状结构(supra-arcade spikes, SASs)，以研究其时空结构。通过识别四个选定耀斑衰减阶段的每个独立钉状结构（其相关CME被近地航天器穿越），我们发现钉状结构的宽度呈对数正态分布，而整体弧顶上EUV发射（包括亮钉状结构、暗下行流以及弥漫背景）的傅里叶功率谱，无论就空间频率 $k$ 还是时间频率 $\nu$ 而言，均呈幂律分布，这反映了VCS的破碎。我们证明，由柯尔莫哥洛夫(Kolmogorov)湍流主导的日冕发射线强度观测会呈现 $E(k)\sim k^{-13/3}$ 或 $E(\nu)\sim \nu^{-7/2}$ 的功率谱，这与我们的观测一致。通过比较SASs数量与由ICMEs导出的磁力线匝数，我们发现三个CME速度约 $\sim\,$1000 km/s的内日球层事件具有一致的轴向长度 $\sim\,$3.5 AU，而第四个具有异常快CME速度约 $\sim\,$1500 km/s的事件轴向长度长得多（$\sim\,$8 AU），表明该ICME被压扁且其“鼻部”在航天器穿越其腿时已远越过地球。