太阳大气二维模拟中的非平衡氢电离

太阳色球层和过渡区中的氢电离不遵循局部热动平衡（LTE）或瞬时统计平衡，因为其时间尺度远长于重要的流体动力学时间尺度，尤其是磁声波激波的时间尺度。我们在现有的辐射磁流体力学（MHD）代码中实现了一种算法，用于计算非平衡氢电离及其与 MHD 方程的耦合，并进行了从对流区到日冕的太阳大气二维模拟。对模拟结果的分析以及与假设 LTE 的伴随模拟的比较表明：a) 非平衡计算产生的色球层氢电离变化远小于 LTE 情况。激波内的电离度较低，但在随后的冷激波间相中保持较高水平。因此，色球层温度变化远大于 LTE 情况，因为在非平衡状态下，氢电离作为内能缓冲器的效率较低。因此，实际激波温度更高，而激波间温度更低。b) 控制 Halpha 不透明度的氢 n=2 能级的色球层布居数与电离子布居数耦合。它们由激波中的高温设定，并在随后的冷激波间相中保持较高水平。c) 光球层磁元素上方与宁静网间区域上方的色球层，其温度结构和氢能级布居数存在显著差异。d) 动态纤维中的氢 n=2 布居数和柱密度持续较高，表明这些纤维即使在低温下也因在 Halpha 波段光学厚而具有可见性。