太阳黑子结构的辐射磁流体动力学模拟

我们展示了一个光球尺度约20 Mm的太阳黑子三维磁流体动力学模拟结果。该模拟采用MURaM代码，包含了考虑部分电离的物态方程以及沿多个射线方向的辐射输运。太阳黑子的大致弛豫状态表现为：中心暗黑的半影区带有亮斑，以及一个显示出长约2至3 Mm、带有中央暗条纹的亮纤维的半影区。通过与黑子亮斑形成类似的过程，半影纤维由磁对流以上升流羽的形式产生，这些流羽因倾斜磁场的存在而拉长：上升流向外偏转，同时磁场减弱，并在光学深度为1的层面附近流羽上部变得几乎水平。暗条纹的形成是由于物质在上升流羽尖顶状顶部附近堆积，导致恒定光学深度表面向上隆起。模拟的半影结构与观测推断的磁场互锁梳状结构吻合良好，该结构具有沿暗条纹纤维的埃弗谢德外流（磁场近乎水平）以及翻转的垂直（“扭转”）运动，这些特征嵌入在更强且倾斜度更小的背景磁场中。光球谱线形成于上升流羽的最顶部及其上方，因此它们不能完全感知到流羽结构上部的强流、大磁场倾角以及显著的场强减弱。