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太阳爆发活动高精度数值模拟取得新突破

发布时间: 2022-11-28

来源: 试点城市(园区)

基本信息

合作方式: 技术服务
成果类型: 新技术
行业领域:
新一代信息技术产业
成果介绍
哈尔滨工业大学(深圳)江朝伟研究团队基于天河系列超级计算机发表的“太阳爆发活动的基本触发机制(A fundamental mechanism of solar eruption initiation)”,采用其自主研发的高精度数值计算方法,证实了在太阳大气(日冕)中双极磁场位形下可以有效触发太阳爆发活动,揭示了引起日冕磁场能量释放的基本机制。研究团队采用太阳爆发源区普遍存在的双极磁场位形并以光球剪切流作为驱动,实现了迄今为止最高精度的全三维太阳爆发模拟,自洽地模拟了日冕磁场能量从缓慢积累到急剧释放而爆发的全部过程。该模拟显示,在准静态的光球剪切驱动过程中,磁拱的内部会自发形成强电流薄层(即电流片);磁重联一旦开始,就立即触发爆发,形成日冕物质抛射和激波,同时电流片也迅速撕裂形成复杂的湍动结构。进一步分析发现,爆发的主要驱动力是通过重联后新形成磁力线的磁张力(类似于弹弓的弹射),而不是传统理论所认为的磁压力。其研究成果发表在天文学顶级期刊自然子刊《Nature Astronomy》。
成果亮点
相比于传统理论,要菜就团队采用的模型需要的假设最少,又能重现极为复杂丰富的爆发特征,吻合“奥卡姆剃刀”原理,具有普适性。该项成果受到了《Nature Astronomy》多个审稿人的重要评价,例如“开创性工作”、“太阳爆发研究领域重大进展,最详细、严谨的数值模拟工作之一”、“将改变现有的研究范式”等。法国著名太阳物理学家Guillaume Aulanier为此专门撰写了《Nature Astronomy》评述文章《The return of the jet》,指出这一工作解决了一个困扰太阳物理领域几十年的问题。具有广泛国际影响力的美国物理科普杂志《Physics Today》分别以主页报道和印刷版长文“A simple magnetic field configuration could trigger solar eruptions”对该工作进行报道和解读。这一成果将对太阳爆发的理论研究起到重要的推动作用,并对发展基于物理的太阳爆发和空间天气预报模式具有重要的理论指导意义。
团队介绍
该项成果在国家自然科学基金项目(批准号:41822404、41731067、42030204、41861164026、41874202、41774150、11925302和11873087)资助下,由哈尔滨工业大学江朝伟和冯学尚教授联合中国科学技术大学、阿拉巴马大学汉茨维尔分校、云南天文台等国内外多个单位科研人员共同完成,上述研究工作所涉及的计算模拟工作得到了国家超级计算天津中心的大力支持。
成果资料