使用三维 MHD EUHFORIA 模拟对日冕物质抛射过度膨胀的建模

日冕物质抛射是观测到的发生于太阳附近的大尺度爆发。它们穿过日球层，并可能与地球环境相互作用，导致技术设备中断甚至损坏。大多数情况下，它们的物理条件（速度、密度、压强）仅在空间中的某一点进行原位测量，无法获取这些参数在从太阳到地球的传播过程中的变化信息。我们的目标是理解三个特定快速晕状 CME 的内部物理参数的演化。这些 CME 发生于 2002 年 7 月 15 日至 18 日之间。令人惊讶的是，在地球附近观测到的相关行星际 CME (ICME) 具有很低的等离子体密度，其中一例甚至极低。我们使用欧洲日球层预报信息资产 (EUHFORIA) 模型，通过沿日地连线放置虚拟航天器，模拟了 CME 在背景太阳风中的传播。我们在 0.1 au 处设定初始条件，首先使用锥模型，然后使用线性无力球面磁通量模型。通过调整初始 CME 参数，在 ICME 的速度、密度和到达时间方面，模拟结果与观测之间取得了较好的一致性。具体而言，这是通过增加初始磁压从而在日球层内部诱导快速膨胀来实现的。首先，我们表明，在太阳附近处于力平衡之外的磁位形，缓解了 EUHFORIA 关于初始均匀速度的假设。其次，在日球层内部，抛射磁位形的过度膨胀是某些 ICME 在 1 au 处观测到低密度的一个可能起源。三个 ICME 中有两个的原位观测极低密度，其可能源于日冕的快速膨胀。