Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của các điều kiện ban đầu đến hiện tượng tái kết nối từ trường trong sự chuyển tiếp mặt trời
Tóm tắt
Việc suy diễn từ trường quang phổ corona là cần thiết để hiểu biết về hình thái từ trường của vùng nguồn trong các hiện tượng tạm thời của corona mặt trời. Các mô hình suy diễn được phân loại rộng rãi thành không tự do lực và tự do lực, tùy thuộc vào việc mô hình cho phép lực Lorentz hay không. Hiện nay, các mô hình này được sử dụng để thực hiện các mô phỏng động lực học chất lỏng từ tính (MHD) dựa trên dữ liệu và bị ràng buộc bởi dữ liệu, nhằm khám phá hiện tượng tái kết nối từ trường (MR)—nguyên nhân cơ bản của các hiện tượng tạm thời. Do đó, việc nghiên cứu ảnh hưởng của các mô hình suy diễn khác nhau đến sự tiến triển của các mô phỏng là rất quan trọng. Để thực hiện điều này, mô hình số EULAG-MHD được sử dụng để tiến hành các mô phỏng với các trường từ và vận tốc ban đầu khác nhau, có được thông qua các suy diễn tự do lực và không tự do lực. Vùng hoạt động được chọn là NOAA 11977, nơi diễn ra một vụ bùng nổ lớp C6.6. Cả hai suy diễn đều được phát hiện là tương đồng tốt với các trường từ dọc theo hướng quan sát và trường từ ngang. Hơn nữa, một so sánh hình thái học ở quy mô toàn cầu và đặc biệt cho các hình thái chọn lọc, chẳng hạn như một điểm null từ và một ống flux hình hyperbolic (HFT), cho thấy rằng các cấu trúc đường sức từ trường tương tự có thể tái tạo được trong cả hai mô hình, mặc dù mức độ phù hợp giữa chúng có sự khác biệt. Đáng ngạc nhiên là, sự hình thành một điểm null ba chiều gần HFT được quan sát thấy trong tất cả các mô phỏng, suy diễn rằng sự tiến triển là độc lập với cấu hình trường ban đầu cụ thể. Hơn nữa, các đường sức từ trường (MFLs) đang trải qua MR tại điểm null và HFT tiến triển tương tự nhau, càng khẳng định sự gần như độc lập của các chi tiết tái kết nối trên các điều kiện ban đầu được chọn. Do đó, cả hai kỹ thuật suy diễn đều có thể phù hợp để khởi động các mô phỏng dựa trên dữ liệu và bị ràng buộc bởi dữ liệu.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Aly, J.J.: 1989, On the reconstruction of the nonlinear force-free coronal magnetic field from boundary data. Solar Phys. 120, 19. DOI. ADS.
Amari, T., Canou, A., Aly, J.-J.: 2014, Characterizing and predicting the magnetic environment leading to solar eruptions. Nature 514, 465. DOI. ADS.
Aschwanden, M.J.: 2005, Physics of the Solar Corona. An Introduction with Problems and Solutions, 2nd edn. ADS.
Bhattacharyya, R., Janaki, M.S.: 2004, Dissipative relaxed states in two-fluid plasma with external drive. Phys. Plasmas 11, 5615. DOI. ADS.
Bhattacharyya, R., Low, B.C., Smolarkiewicz, P.K.: 2010, On spontaneous formation of current sheets: untwisted magnetic fields. Phys. Plasmas 17, 112901. DOI. ADS.
Bhattacharyya, R., Janaki, M.S., Dasgupta, B., Zank, G.P.: 2007, Solar arcades as possible minimum dissipative relaxed states. Solar Phys. 240, 63. DOI. ADS.
Bobra, M.G., Sun, X., Hoeksema, J.T., Turmon, M., Liu, Y., Hayashi, K., Barnes, G., Leka, K.D.: 2014, The helioseismic and magnetic imager (HMI) vector magnetic field pipeline: SHARPs - space-weather HMI active region patches. Solar Phys. 289, 3549. DOI. ADS.
Calabretta, M.R., Greisen, E.W.: 2002, Representations of celestial coordinates in FITS. Astron. Astrophys. 395, 1077. DOI. ADS.
Chandrasekhar, S., Kendall, P.C.: 1957, On force-free magnetic fields. Astrophys. J. 126, 457. DOI. ADS.
Gary, G.A.: 2001, Plasma beta above a solar active region: rethinking the paradigm. Solar Phys. 203, 71. DOI. ADS.
Ghizaru, M., Charbonneau, P., Smolarkiewicz, P.K.: 2010, Magnetic cycles in global large-eddy simulations of solar convection. Astrophys. J. Lett. 715, L133. DOI. ADS.
Grinstein, F.F., Margolin, L.G., Rider, W.: 2007, Implicit Large Eddy Simulation: Computing Turbulent Fluid Dynamics, Cambridge University Press, Cambridge.
Haynes, A.L., Parnell, C.E.: 2007, A trilinear method for finding null points in a three-dimensional vector space. Phys. Plasmas 14, 082107. DOI. ADS.
Hu, Q., Dasgupta, B.: 2008, An improved approach to non-force-free coronal magnetic field extrapolation. Solar Phys. 247, 87. DOI. ADS.
Inoue, S., Hayashi, K., Kusano, K.: 2016, Structure and stability of magnetic fields in solar active region 12192 based on nonlinear force-free field modeling. Astrophys. J. 818, 168. DOI.
Inoue, S., Hayashi, K., Magara, T., Choe, G.S., Park, Y.D.: 2014, Magnetohydrodynamic simulation of the X2.2 solar flare on 2011 February 15. I. Comparison with the observations. Astrophys. J. 788, 182. DOI. ADS.
Inoue, S., Hayashi, K., Magara, T., Choe, G.S., Park, Y.D.: 2015, Magnetohydrodynamic simulation of the X2.2 solar flare on 2011 February 15. II. Dynamics connecting the solar flare and the coronal mass ejection. Astrophys. J. 803, 73. DOI. ADS.
Jiang, C., Feng, X., Wu, S.T., Hu, Q.: 2013, Magnetohydrodynamic simulation of a sigmoid eruption of active region 11283. Astrophys. J. Lett. 771, L30. DOI. ADS.
Jiang, C., Wu, S.T., Feng, X., Hu, Q.: 2016, Data-driven magnetohydrodynamic modelling of a flux-emerging active region leading to solar eruption. Nat. Commun. 7, 11522. DOI. ADS.
Joshi, N.C., Joshi, B., Mitra, P.K.: 2021, Evolutionary stages and triggering process of a complex eruptive flare with circular and parallel ribbons. Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 501, 4703. DOI. ADS.
Khlystova, A., Toriumi, S.: 2017, Photospheric velocity structures during the emergence of small active regions on the sun. Astrophys. J. 839, 63. DOI. ADS.
Kliem, B., Török, T.: 2006, Torus instability. Phys. Rev. Lett. 96, 255002. DOI. ADS.
Kliem, B., Linton, M.G., Török, T., Karlický, M.: 2010, Reconnection of a kinking flux rope triggering the ejection of a microwave and hard X-ray source II. Numerical modeling. Solar Phys. 266, 91. DOI. ADS.
Kliem, B., Su, Y.N., van Ballegooijen, A.A., DeLuca, E.E.: 2013, Magnetohydrodynamic modeling of the solar eruption on 2010 April 8. Astrophys. J. 779, 129. DOI. ADS.
Kumar, S., Bhattacharyya, R.: 2016, Continuous development of current sheets near and away from magnetic nulls. Phys. Plasmas 23, 044501. DOI. ADS.
Kumar, S., Bhattacharyya, R., Joshi, B., Smolarkiewicz, P.K.: 2016, On the role of repetitive magnetic reconnections in evolution of magnetic flux ropes in solar corona. Astrophys. J. 830, 80. DOI. ADS.
Kumar, S., Nayak, S.S., Prasad, A., Bhattacharyya, R.: 2021, Magnetic reconnections in the presence of three-dimensional magnetic nulls and quasi-separatrix layers. Solar Phys. 296, 26. DOI. ADS.
Lemen, J.R., Title, A.M., Akin, D.J., Boerner, P.F., Chou, C., Drake, J.F., Duncan, D.W., Edwards, C.G., Friedlaender, F.M., Heyman, G.F., Hurlburt, N.E., Katz, N.L., Kushner, G.D., Levay, M., Lindgren, R.W., Mathur, D.P., McFeaters, E.L., Mitchell, S., Rehse, R.A., Schrijver, C.J., Springer, L.A., Stern, R.A., Tarbell, T.D., Wuelser, J.-P., Wolfson, C.J., Yanari, C., Bookbinder, J.A., Cheimets, P.N., Caldwell, D., Deluca, E.E., Gates, R., Golub, L., Park, S., Podgorski, W.A., Bush, R.I., Scherrer, P.H., Gummin, M.A., Smith, P., Auker, G., Jerram, P., Pool, P., Soufli, R., Windt, D.L., Beardsley, S., Clapp, M., Lang, J., Waltham, N.: 2012, The atmospheric imaging assembly (AIA) on the solar dynamics observatory (SDO). Solar Phys. 275, 17. DOI. ADS.
Liu, R., Kliem, B., Titov, V.S., Chen, J., Wang, Y., Wang, H., Liu, C., Xu, Y., Wiegelmann, T.: 2016, Structure, stability, and evolution of magnetic flux ropes from the perspective of magnetic twist. Astrophys. J. 818, 148. DOI.
Mahajan, S.M., Yoshida, Z.: 1998, Double curl Beltrami flow: diamagnetic structures. Phys. Rev. Lett. 81, 4863. DOI. ADS.
Margolin, L.G., Rider, W.J., Grinstein, F.F.: 2006, Modeling turbulent flow with implicit LES. J. Turbul. 7, N15. DOI.
Mitra, P.K., Joshi, B., Prasad, A., Veronig, A.M., Bhattacharyya, R.: 2018, Successive flux rope eruptions from \(\delta\)-sunspots region of NOAA 12673 and associated X-class eruptive flares on 2017 September 6. Astrophys. J. 869, 69. DOI. ADS.
Mitra, P.K., Joshi, B., Veronig, A.M., Chandra, R., Dissauer, K., Wiegelmann, T.: 2020, Eruptive-impulsive homologous M-class flares associated with double-decker flux rope configuration in minisigmoid of NOAA 12673. Astrophys. J. 900, 23. DOI. ADS.
Nakagawa, Y., Raadu, M.A.: 1972, On practical representation of magnetic field. Solar Phys. 25, 127. DOI. ADS.
Nayak, S.S., Bhattacharyya, R., Kumar, S.: 2021, Magnetohydrodynamics model of an X-class flare in NOAA active region 12017 initiated with non-force-free extrapolation. Phys. Plasmas 28, 024502. DOI. ADS.
Nayak, S.S., Bhattacharyya, R., Prasad, A., Hu, Q., Kumar, S., Joshi, B.: 2019, A data-constrained magnetohydrodynamic simulation of successive events of blowout jet and C-class flare in NOAA AR 12615. Astrophys. J. 875, 10. DOI. ADS.
Pariat, É.: 2020, In: MacTaggart, D., Hillier, A. (eds.) Using Magnetic Helicity, Topology, and Geometry to Investigate Complex Magnetic Fields, Springer, Cham, 145. ISBN 978-3-030-16343-3. DOI.
Pesnell, W.D., Thompson, B.J., Chamberlin, P.C.: 2012, The solar dynamics observatory (SDO). Solar Phys. 275, 3. DOI. ADS.
Prasad, A., Bhattacharyya, R., Hu, Q., Kumar, S., Nayak, S.S.: 2018, A magnetohydrodynamic simulation of magnetic null-point reconnections in NOAA AR 12192, initiated with an extrapolated non-force-free field. Astrophys. J. 860, 96. DOI. ADS.
Prusa, J.M., Smolarkiewicz, P.K., Wyszogrodzki, A.A.: 2008, EULAG, a computational model for multiscale flows. Comput. Fluids 37, 1193. DOI.
Rempel, M., Cheung, M., Chintzoglou, G.: 2021, Flare simulations with the MURaM radiative MHD code. In: 43rd COSPAR Scientific Assembly. Held 28 January - 4 February 43, 1772. ADS.
Scherrer, P.H., Schou, J., Bush, R.I., Kosovichev, A.G., Bogart, R.S., Hoeksema, J.T., Liu, Y., Duvall, T.L., Zhao, J., Title, A.M., Schrijver, C.J., Tarbell, T.D., Tomczyk, S.: 2012, The helioseismic and magnetic imager (HMI) investigation for the solar dynamics observatory (SDO). Solar Phys. 275, 207. DOI. ADS.
Schou, J., Scherrer, P.H., Bush, R.I., Wachter, R., Couvidat, S., Rabello-Soares, M.C., Bogart, R.S., Hoeksema, J.T., Liu, Y., Duvall, T.L., Akin, D.J., Allard, B.A., Miles, J.W., Rairden, R., Shine, R.A., Tarbell, T.D., Title, A.M., Wolfson, C.J., Elmore, D.F., Norton, A.A., Tomczyk, S.: 2012, Design and ground calibration of the helioseismic and magnetic imager (HMI) instrument on the solar dynamics observatory (SDO). Solar Phys. 275, 229. DOI. ADS.
Shibata, K., Magara, T.: 2011, Solar flares: magnetohydrodynamic processes. Living Rev. Solar Phys. 8, 6. DOI. ADS.
Smolarkiewicz, P.K.: 2006, Multidimensional positive definite advection transport algorithm: an overview. Int. J. Numer. Methods Fluids 50, 1123. DOI. ADS.
Smolarkiewicz, P.K., Charbonneau, P.: 2013, EULAG, a computational model for multiscale flows: an MHD extension. J. Comput. Phys. 236, 608. DOI. ADS.
Titov, V.S., Démoulin, P.: 1999, Basic topology of twisted magnetic configurations in solar flares. Astron. Astrophys. 351, 707. ADS.
Titov, V.S., Hornig, G., Démoulin, P.: 2002, Theory of magnetic connectivity in the solar corona. J. Geophys. Res. 107, 1164. DOI. ADS.
Vekstein, G.: 2016, Storing free magnetic energy in the solar corona. J. Plasma Phys. 82, 925820401. DOI. ADS.
Warren, H.P., Crump, N.A., Ugarte-Urra, I., Sun, X., Aschwanden, M.J., Wiegelmann, T.: 2018, Toward a quantitative comparison of magnetic field extrapolations and observed coronal loops. Astrophys. J. 860, 46. DOI. ADS.
Wheatland, M.S., Sturrock, P.A., Roumeliotis, G.: 2000, An optimization approach to reconstructing force-free fields. Astrophys. J. 540, 1150. DOI. ADS.
Wiegelmann, T.: 2004, Optimization code with weighting function for the reconstruction of coronal magnetic fields. Solar Phys. 219, 87. DOI. ADS.
Wiegelmann, T., Inhester, B.: 2010, How to deal with measurement errors and lacking data in nonlinear force-free coronal magnetic field modelling? Astron. Astrophys. 516, A107. DOI. ADS.
Wiegelmann, T., Inhester, B., Sakurai, T.: 2006, Preprocessing of vector magnetograph data for a nonlinear force-free magnetic field reconstruction. Solar Phys. 233, 215. DOI. ADS.
Wiegelmann, T., Sakurai, T.: 2021, Solar force-free magnetic fields. Living Rev. Solar Phys. 18, 1. DOI. ADS.
Wiegelmann, T., Thalmann, J.K., Inhester, B., Tadesse, T., Sun, X., Hoeksema, J.T.: 2012, How should one optimize nonlinear force-free coronal magnetic field extrapolations from SDO/HMI vector magnetograms? Solar Phys. 281, 37. DOI. ADS.
Yoshida, Z., Giga, Y.: 1990, Remarks on spectra of operator rot. Math. Z. 204, 235. DOI.
Zhao, J., Li, H., Pariat, E., Schmieder, B., Guo, Y., Wiegelmann, T.: 2014, Temporal evolution of the magnetic topology of the NOAA active region 11158. Astrophys. J. 787, 88. DOI. ADS.
Zweibel, E.G., Yamada, M.: 2016, Perspectives on magnetic reconnection. Proc. Roy. Soc. London Ser. A 472, 20160479. DOI. ADS.