首次测量日冕的全球磁场

北京大学田辉教授领导的国际团队最近首次测量了日冕的全球磁场。该团队使用了由美国国家大气研究中心的史蒂夫·汤姆奇克博士设计的日冕多通道旋光仪的观测结果。他们的研究结果最近发表在《科学与技术》杂志上。北京大学一年级研究生杨子豪是这两篇论文的第一作者。

太阳是一颗被磁化的恒星，其磁场在塑造太阳大气中起着至关重要的作用。11年的太阳周期，壮观的太阳爆发和百万度的日冕都是由太阳磁场的演化驱动或控制的。由于不同的大气层之间存在磁耦合，因此需要有关整个大气的磁场的信息来研究太阳等离子体与磁场之间的相互作用。但是，常规的太阳磁场测量仅在光球层(太阳表面)上完成。自首次测量太阳磁场以来已经过去了一个多世纪，但是我们仍然对高层太阳大气(尤其是日冕)中的磁场没有确切的了解，这妨碍了我们对太阳磁及其相互作用的完整理解。与太阳能等离子。

20多年前，一种称为冠状地震学或磁震学的技术被引入用于冠状磁场诊断。该方法利用了在冠状环或其他冠状结构中观察到的磁流体动力学(MHD)振荡或波。根据MHD理论，观察到的波参数可用于推断振荡结构中磁场的平均强度。然而，这些振荡/波仅偶尔在电晕的小区域中观察到，因此它们在磁场诊断中的潜力受到限制。

CoMP是具有20厘米孔径的日冕仪。使用Fe XIII 1074.7 nm和1079.8 nm红外光谱线，它可以通过成像光谱和光谱极谱法从太阳中心观测到大约1.05至1.35太阳半径的太阳日冕。从CoMP观测获得的多普勒图像序列通常揭示了传播性周期性扰动的普遍性，表明日冕中普遍存在横向MHD波。该团队已经成功地将磁震方法应用于这些普适波。他们将先前开发的波跟踪技术扩展到整个视场，并获得了波相速度的全局分布。两条Fe XIII线的强度比对电子密度敏感，因此已用于导出日冕电子密度的全局图。结合波跟踪和密度诊断结果，他们成功地绘制了整体日冕中的磁场。

这是第一次通过实际的日冕观测获得了日冕磁场的全局图，从而标志着朝着解决日冕磁场测量问题迈出了一大步。原则上，利用这种技术，现在可以常规地获得全球日冕磁场图，从而填补了太阳整体磁场测量的缺失部分。这些天气冠状磁图与同时测得的光层电磁图一起，将提供重要的信息，以增进我们对不同大气层之间的磁耦合以及造成太阳爆发和太阳周期的物理机制的理解。