学术讲座公告---帕克太阳探针在近日太阳风的部分探测结果与可能物理解释

  • 发布时间:[2020-01-06] 来源:[学院] 点击量:[1665]

报告时间:2020年01月10日(周五)上午9:30
报告地点:电子信息学院303会议室
报告题目:帕克太阳探针在近日太阳风的部分探测结果与可能物理解释
报告人:何建森  北京大学 研究员

报告摘要:本报告将介绍帕克太阳探针(PSP)在近期飞过近日点的两个主要探测成果:(1)带压缩的阿尔芬脉冲型的磁力线折返、(2)尘埃撞击产生等离子体团事件。根据帕克在1950年代的理论,从太阳延伸至行星际的磁力线会呈现出阿基米德螺旋的结构。1960-1970年代的行星际探测发现,行星际磁场不仅大体上遵循阿基米德螺旋的结构,而且会有阿尔芬湍动的特征。这些阿尔芬湍动是怎么产生的?在近日会有什么样的特征?帕克太阳探针在0.17AU的近日探测发现太阳风中经常存在间歇的阿尔芬脉冲,这些脉冲的脉高足够大,以至于扰动的磁力线甚至可能出现折返的现象。另外比较有意思的是,伴随阿尔芬脉冲的还总是有可压缩性扰动:阿尔芬脉冲内外的温度和密度不一样,内部的温度经常高于外部的温度,有些内部的密度高于外部而有些则低于外部。阿尔芬脉冲也经常呈现出两侧的非对称性:一侧的磁场和速度等变量是“干净利落”的跳变,而另一侧则是在过渡边界层呈现出变量的多次小尺度扰动。针对这种带压缩的阿尔芬脉冲型的磁力线折返的新现象,其是如何产生的正在引起一波热议。人们想到太阳大气交换磁重联可能是背后的物理机制。但是在传统的交换磁重联图像里,重连后曲折磁力线很容易就变顺了无法维持磁力线的扭曲,无法解释观测到的阿尔芬脉冲。这里我们提出一个新的模型“持续间歇的导向场间断的交换磁重联激发阿尔芬脉冲”,通过分析比较模拟结果和观测结果,发现该模型能够解释如下的几个观测要点:(1)阿尔芬扰动是脉冲型,而且是非对称的;(2)阿尔芬脉冲是带压缩性,内部温度增加,密度可增加也可减少;(3)阿尔芬脉冲可引起磁力线的严重扭曲。报告中也将讨论该模型需要改进之处。行星际尘埃粒子是太阳系物质的重要组成,被认为是太阳系小天体(小行星和彗星)物质损失的产物,同时也是外日球层太阳风拾起离子的重要贡献来源,对日球层的整体结构及其动力学有重要影响。帕克太阳探针在飞过近日点的时候,发现受尘埃撞击明显增多的迹象:电场计的高电压差脉冲计数增多;宽视场日球层成像仪看到疑似尘埃画过视场的场景增多。这些尘埃到底是怎么来的?是主带小行星或近地小行星损失的尘埃向内迁移后(又向外抛射)的?还是近日太阳系小天体在内日球层局地产生并向外抛射?还是二者兼而有之。我们通过星历搜寻,发现PSP在其第三次飞过近日点的时候会和近日的岩石性彗星322P相遇,针对这次相遇,我们建立了“运动近日小天体释放物质及其与太阳风相互作用的动力学模型”。通过模拟仿真并结合观测分析,我们发现322P作为疑似由彗星向小行星转变、小行星动力学演化后期的候选天体,虽然其物质释放率不高,不易在SOHO/LASCO日冕仪中察觉其彗尾特征,但其释放的物质仍然足以改变其周围太阳风的状态并可能被PSP探测到。尘埃动力学模拟表明,322P释放的尘埃在特定时间段也会撞击PSP,从而导致高电压脉冲事件的增多。

报告人简介:
何建森,福建莆田人,北京大学地球与空间科学学院研究员,副院长。1999-2008年就读北京大学获博士学位,2008-2010先后在北京大学和德国马普太阳系研究所做博士后,2010年入职北京大学。研究领域:太阳与日球层物理。研究兴趣:太阳大气热动力学(日冕加热、太阳风起源)、行星际太阳风物理(太阳风湍动、太阳风磁重联、外日球层太阳风)、太阳系小天体及其与太阳风的相互作用,发表SCI论文100余篇。2010年获全国百篇优秀博士学位论文。

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