小尺度磁重聯電流片觀測研究取得進展

中國科學院雲南天文台撫仙湖太陽觀測與研究基地在小尺度磁重聯電流片觀測研究方面獲新進展。雲南天文台博士研究生陳何超及其合作者清晰地觀測到兩例小尺度磁重聯事件中的電流片形成過程，確認了驅動重聯發生的物理原因。相關研究成果已於近日發表在國際天文學雜誌《天體物理學雜誌》（The Astrophysical Journal）上。

磁重聯是磁化等離子環境中一個非常重要的物理過程，能快速將富餘的磁能轉化為其他形式的能量。在太陽大氣中，磁重聯不僅是導致多尺度太陽爆發活動的重要原因，更是加熱日冕的可能物理機制。由於重聯區磁場與等離子體的解耦效應，磁重聯會表現為反向平行磁力線先相互靠近「斷開」再「重新連接」的現象。

主流的重聯理論認為，磁重聯過程只有在理想磁流體力學條件被破壞的特殊條件下才會發生，而電流片（也稱為中性區或耗散區）的形成正是磁重聯發生的前提。因此，研究電流片區域的形成與演化是理解太陽大氣中磁重聯過程的關鍵。然而，由於受觀測設備解析度的限制，目前對小尺度磁重聯的觀測研究還不多，尤其是重聯區內部小尺度電流片的形成過程及觸發原因更是鮮有報道。

陳何超等人通過對太陽活動區NOAA 12494附近的兩例相似的小尺度重聯事件進行了細緻研究，發現磁重聯均由失去穩定的旋轉迷你暗條驅動，且發生於由反平行磁場構成的X型結構之中。隨著失穩暗條持續擠壓反平行磁場，小尺度電流片逐步在X型結構的中心區域形成，且其長度與溫度不斷增加，最終引發了磁力線的「重新連接」與顯著的等離子體加熱現象。

有趣的是，一連串高速噴射的等離子體團出現在電流片尖端附近的磁力線中，暗示著小尺度電流片內部可能還發生著微觀的撕裂膜不穩定性（tearing-mode instability）。該項研究不僅提供對小尺度電流片物理特性的測定，還揭示了小尺度重聯事件中電流片形成的完整物理圖像。

該項研究獲得國家自然科學基金和中科院前沿項目的支持。

圖(a)-(f)展示極紫外波段(17.1nm)觀測的重聯電流片形成過程，其中紅色、綠色虛線代表重聯前後的特徵磁力線，白色指向電流片，紅色、綠色箭頭分別代表等離子體入流和出流；圖(g1)-(g5)展示了圖(e)綠色框中的等離子體團噴射現象，箭頭指示了相繼出現的等離子體團。

來源：中國科學院雲南天文台

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