揭示快速与慢速日冕物质抛射之间的热力学之谜
太阳与恒星天体物理
2023-10-11 v1
摘要
日冕物质抛射(CMEs)是太阳最具能量的磁化等离子体喷发,在空间天气动力学中起着关键作用。本研究探讨了两次 CME(CME1:2011年9月24日;CME2:2018年8月20日)在日冕高度处的不同运动学和热力学演化,该处热力学测量十分有限。CME1 的峰值三维传播速度为高值(1,885 km/s),具有两阶段膨胀(快速和近恒定),而 CME2 的峰值三维传播速度较慢(420 km/s),仅具有渐进式膨胀。我们采用修正的 FRIS 模型,以 GCS 模型估算的三维运动学为输入,估算了多方指数、加热率、温度和内力的距离依赖变化。我们发现 CME1 在其早期快速加速度减小时表现放热,并在其恒定加速度阶段跃迁至吸热状态。与 CME1 相反,CME2 在其逐渐增大的加速度期间表现出从近绝热到吸热状态的渐进过渡。我们的分析表明,尽管两次 CME 均表现出差异加热,但它们在后期传播阶段均经历吸热,并接近等温状态。较快的 CME1 比较慢的 CME2 在离太阳更近的距离处达到绝热状态继而等温状态。我们还发现 CME 的膨胀主要受离心力和热压力影响,而洛伦兹力阻碍膨胀。源区磁通绳的多波长观测支持了在初始观测到的较低日冕高度处由 FRIS 模型得出的结果。
引用
@article{arxiv.2310.06750,
title = {Unraveling the Thermodynamic Enigma between Fast and Slow Coronal Mass Ejections},
author = {Soumyaranjan Khuntia and Wageesh Mishra and Sudheer K Mishra and Yuming Wang and Jie Zhang and Shaoyu Lyu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.06750},
year = {2023}
}
备注
23 pages, 9 figures, accepted for publication in The Astrophysical Journal (ApJ)