云南天文台成功建立计算太阳抵近探测器穿越CME-耀斑电流片概率的模型--中国科学院云南天文台

　　太阳爆发是太阳系中最剧烈的能量释放过程，一次典型的爆发活动相当于几十亿颗巨型氢弹同时爆炸。林隽研究员与其导师Terry Forbes教授共同建立的Lin-Forbes模型在国际上首次定量描述了CME与耀斑之间的物理联系，指出二者之间的磁重联电流片是太阳爆发能量释放的核心结构。这些结果均获得观测证实。林隽带领团队根据观测资料进一步测量了电流片厚度，发现其远超经典理论预期，说明实际爆发过程中发生的磁重联远比经典理论预计的复杂。为了全面揭示CME-耀斑电流片的真实的几何尺度与内部精细结构、完全平息关于厚度的争论，唯一的办法就是将探测器送到太阳附近，实地探测电流片。 PSP是目前唯一有可能实现该目标的在轨飞船，其轨道平面几乎与黄道面平行，近日点在10个太阳半径附近。

　　为了研究PSP和类似飞行器穿越CME-耀斑电流片的概率，该工作利用观测数据，并根据Lin-Forbes模型构建了一个简化的电流片几何模型(见图1)，完成了对穿越概率的计算。结果表明：在太阳活动峰年，PSP一年内预计穿越电流的次数为1.4次，并且很难以大角度穿越电流片，非常不利于直接探测电流片厚度。为彻底解决这一科学问题，云南天文台牵头提出了我国未来的空间探日计划：“太阳抵近探测计划(简称 SCOPE)”。根据计算，距离太阳更近（近日点在5个太阳半径附近）、轨道更为倾斜（轨道倾角约为65 ）的SCOPE探测器更有利于探测电流片(见图2)。结果表明，SCOPE在太阳活动峰年期间，一年内平均可穿越电流片4次，并且可以大角度穿过电流片。

图1 简化的电流片几何位型，见图中红色三角形结构。该模型考虑了电流片产生的经纬度、寿命、延长的速度、半角宽度、以及其与当地纬线的倾角。模型假设电流片与爆发前的暗条(“F”)位于同一平面。

图2 大倾角轨道有利于穿越CME-耀斑电流片。图中黑色短线代表爆发前暗条的走向。与其垂直的轨道(红色线)更容易穿过暗条爆发后产生的电流片。统计研究表明，大部分暗条的走向倾向于平行于当地纬线，因此大倾角轨道更有可能实现穿越。

　　该工作获得了国家重点研发计划、中国科学院战略先导（A）类研究项目、国家自然科学基金委重点项目、云南省高层次人才培养支持计划-云岭学者项目、云南省太阳物理科学家工作室项目的支持。数值计算完成于云南天文台计算太阳物理实验室。

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