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日冕洞边界处的太阳风旋转率与剪切及其对磁场反演的可能影响

太阳与恒星天体物理 2021-09-15 v1

摘要

多艘航天器的原位测量揭示,太阳风频繁受到瞬态结构(磁折叠、喷流、波、磁通绳)的扰动,这些结构从太阳快速向外传播至大距离。Parker Solar Probe 在小日心距离处探测到频繁的磁场矢量旋转,伴随令人惊讶的巨大太阳风旋转率。此类磁场弯曲的物理起源、其在行星际空间中存活的条件及其与太阳风旋转的关系尚待清晰理解。我们将测得的太阳风流动从航天器位置追溯至太阳表面,以识别其潜在源区,并使用日冕与太阳风的全球 MHD 模型将其与低日冕的旋转状态相关联。我们识别出太阳日冕中太阳风速度与旋转剪切显著且持久的区域,这些区域有利于磁偏转的发展及其在太阳风中扩展高度上的传播。我们表明日冕旋转具有高度结构,并且在日冕洞与流带之间的边界附近、伪流带周围及其上方发展出增强的流动剪切,即便此类边界与太阳旋转方向对齐时也是如此。PSP 识别的大量 switchback(磁场反转结构)在瞬时磁场连通性以及到达航天器的风流轨迹两方面都映射回这些区域。这些强剪切区域很可能在大距离上给太阳风留下印记,并增加慢太阳风中的横向速度变率。模拟与连通性分析表明,它们可能是 Parker Solar Probe 观测到的 switchback 与尖峰的源。

关键词

引用

@article{arxiv.2104.08393,
  title  = {Solar wind rotation rate and shear at coronal hole boundaries, possible consequences for magnetic field inversions},
  author = {R. F. Pinto and N. Poirier and A. P. Rouillard and A. Kouloumvakos and L. Griton and N. Fargette and R. Kieokaew and B. Lavraud and A. S. Brun},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2104.08393},
  year   = {2021}
}

备注

Accepted for publication in Astronomy & Astrophysics