球面几何中非线性无力日冕磁场建模与矢量磁图的预处理

背景：了解日冕磁场对于理解太阳日冕的结构至关重要。我们在假设日冕无力的前提下，根据测量得到的光球层磁场计算太阳大气更高层中的磁场。目标：本文开发了一种方法，用于在球面几何中利用优化过程进行非线性无力日冕磁场建模以及光球矢量磁图的预处理。方法：我们描述了一个新开发的代码，用于在太阳的有限区域上，在球坐标下外推非线性无力日冕磁场。该程序以太阳光球上测量得到的矢量磁图作为输入，并求解太阳日冕中的无力方程。我们开发了一种球面几何中的预处理程序，将观测到的非无力数据驱动至适合无力外推的边界条件。结果：我们借助半解析解测试了该代码，并通过磁力线图定性评估了重建质量，同时利用多种比较指标对不同边界条件下的重建质量进行了定量评估。使用加权函数从下边界数据重建的场与原始参考场吻合良好。我们向边界条件添加了人工噪声，并在有无预处理的情况下测试了代码。预处理恢复了磁图的所有主要结构，并去除了小尺度噪声。主要测试是从含噪声的光球矢量磁图出发，分别在有和无预处理的情况下进行外推。结果发现，预处理显著改善了外推场与精确场之间的一致性。