中国科大地球和空间科学学院刘睿教授等人在太阳爆发活动的研究中取得重要进展，观测到磁绳结构在爆发中形成的详细过程，并揭示其内部磁场的扭缠分布。相关成果以“Buildup of a Highly Twisted Magnetic Flux Rope during a Solar Eruption”为题近日在线发表于自然出版集团旗下子刊《Nature Communications》。刘睿教授为论文的通讯作者，博士生王雯思为第一作者，合作者还包括地空学院汪毓明教授和申成龙教授。

太阳爆发活动是太阳日冕大气中发生的持续时间短暂、规模巨大的能量释放过程，其喷射的物质和能量到达近地空间后，可引起地球磁层、电离层、中高层大气等空间环境的强烈扰动，对当今人类社会的所有技术系统都有可能产生灾害性影响。磁绳由一组螺旋形的磁力线组成，是太阳爆发活动的核心结构，也是探索太阳爆发物理机制的一把“金钥匙”。然而，由于目前的观测手段只能获得太阳表面——光球的磁场，对磁绳的研究主要依赖于多波段遥感成像等间接手段；只有当爆发的磁绳到达地球时，我们才能借助近地卫星，一窥其“当地”的磁场和等离子体结构。

刘睿教授等人研究磁绳的两个共轭“足点”在太阳表面的演化：从耀斑带远端的亮点向外扩展为不规则的亮环，而亮环内部的等离子体沿磁绳磁力线逃逸到行星际空间，导致亮环上方的日冕出现暗化的“空洞”——这一过程强烈暗示磁绳在爆发过程中形成，使得测量磁绳的轴向磁通和环向磁通随时间的演化成为可能，从而可推出磁绳内部的磁场扭缠的分布，即内部磁场高度扭缠，由内向外扭缠度降低。这些结果在磁绳三天后到达地球时得到近地卫星观测数据的支持。这一工作为进一步研究磁绳形成的物理机制提供了新的思路和途径。

图：“太阳动力学观测站”(SDO) 飞船上的“大气成像系统”(AIA) 于2015年11月4日观测到的磁绳足点。(a)紫外 1600埃波段观测到的耀斑带。磁绳足点位于两条耀斑带远端的不规则亮环内，由红色虚线方框标出；磁场为正极的足点标记为FP+，负极足点标记为FP-。(b–d) 和(f–h) 分别显示FP-和FP+由亮点演化为不规则亮环的过程。(e)和(i)为极紫外304埃波段的差分图像，黑色显示因等离子体沿磁场向外逃逸而变暗的区域，这些区域也在(d)和(h)中显示。图中坐标单位为角秒，太阳表面1角秒约等于725公里。

该研究工作得到了国家自然科学基金、中组部“国家创新人才计划青年项目”计划、中国科学院重点研究计划等的资助。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-017-01207-x

（地空学院、科研部）