太阳磁流浮现过程中的非平衡电离与双极扩散
太阳与恒星天体物理
2020-01-15 v1
摘要
磁流浮现已被证明是引发多种太阳现象的关键机制。然而，关于磁化等离子体穿过大气（主要在色球层，此处等离子体偏离局部热力学平衡（LTE）且部分电离）的上升仍存在开放问题。我们旨在研究氢的非平衡（NEQ）电离与复合及分子形成，以及双极扩散，对磁流浮现过程动力学和热力学的影响。利用 Bifrost 代码，我们进行了从对流区到日冕的磁流浮现的 2.5D 数值实验。实验包含原子氢的 NEQ 电离与复合、H2 分子的 NEQ 形成与解离，以及广义欧姆定律的双极扩散项。我们的实验表明，LTE 假设大幅低估了大多数浮现区的电离分数，导致双极扩散的人为增加，从而相较于考虑氢离子群的 NEQ 效应时，加热和温度也被人为抬高。我们看到 LTE 还高估了浮现区内 H2 分子的数密度，从而错误地放大了磁流浮现过程中 H2 分子形成对热能的放热贡献。我们发现双极扩散并不显著影响总无符号浮现磁通量，但它在穿过浮现区的激波中很重要，在 0.1 到 100 s 的特征时间尺度上加热等离子体。我们也简要讨论了在状态方程中包含重于氢的元素的重要性，以免高估大气中双极扩散的作用。
引用
@article{arxiv.1912.01015,
title = {Nonequilibrium ionization and ambipolar diffusion in solar magnetic flux emergence processes},
author = {D. Nóbrega-Siverio and F. Moreno-Insertis and J. Martínez-Sykora and M. Carlsson and M. Szydlarski},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.01015},
year = {2020}
}
备注
Accepted in A&A. 15 pages, 11 figures, 7 movies