深圳市天文台成果登上《天体物理学杂志》太阳观测数据在日珥气泡研究方面作出重要贡献

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摘要

记者7月26日从深圳市天文台获悉，该台太阳色球局部望远镜观测数据在一项有关太阳日珥的研究中作出了重要贡献。该研究围绕日珥气泡展开，首次提出了日珥气泡根据其动态特性可以分为稳态气泡和瞬时气泡两类，为此前理论无法解释的一类具有极端动态演化特性的日珥气泡的磁场结构及其演化机制提供了新的科学解释。相关成果发表于国际天文学著名科学期刊《天体物理学杂志》。

这项研究由北京天文馆、中国科学院国家天文台、哈尔滨工业大学（深圳）、中国科学院云南天文台、安徽大学和深圳市天文台等单位的研究人员共同合作，利用中国科学院云南天文台抚仙湖观测站的1米红外太阳望远镜（NVST）和深圳市天文台（SZAO）的太阳色球局部望远镜，对观测的日珥气泡数据进行分析研究。

什么是日珥气泡？

日珥/暗条是太阳大气中常见的迷人结构，它们由冷且致密等离子体组成。当其位于日面上时，在Hα波段上表现为暗的吸收结构，被称为“暗条”（Filament）；而当其位于日面边缘时，则表现为亮的发射结构，被称作“日珥”（Prominence），如图所示。

日珥和暗条

高分辨率观测发现，有些明亮日珥的下部常出现一些半圆形的空缺区域，并与上方日珥之间形成清晰的连续拱状边界，这一现象被称为“气泡”（Bubble）。而在气泡边界处，经常会产生向上进入日珥内部的小尺度“羽流”（Plume），这些气泡和羽流可为其上方的日珥系统持续地提供并累积磁通量和磁螺度，导致日珥的爆发，从而造成可严重影响近地空间环境的日冕物质抛射。

过去的研究人员通常认为，日珥气泡是由日珥和其下缓慢浮现磁拱相互作用形成的，或者是日珥和其下准稳定磁拱相互作用形成的。然而，这种机制不能解释具有极端动态演化特性的一类日珥气泡——瞬时气泡。

日珥气泡观测研究的重要性

在该研究中，科研人员利用了中国科学院云南天文台抚仙湖观测站的1米红外太阳望远镜（NVST）和深圳市天文台（SZAO）的太阳色球局部望远镜进行观测，对观测的日珥气泡数据进行分析研究，并从不同角度分析了几个典型的瞬时气泡。

研究结果提出，日珥气泡根据其动态特性可以分为两类：稳态气泡和瞬时气泡，稳态气泡可以在半个小时甚至几个小时保持相对稳定，表明它们拥有准稳定的磁拓扑结构；而瞬时气泡则会在1小时内快速出现、抬升、破裂并消失，抬升速度大约为几到几十千米每秒，且其下方常伴随“迷你”小暗条的爆发（图2和video1）。

典型的稳态气泡（左列）和瞬时气泡（右列）

研究进一步指出，瞬时日珥气泡是由日珥下方的小尺度“迷你”暗条爆发驱动形成的（video2）。该成果刻画出了一幅更加清晰与完整的日珥气泡形成和演化图像，有助于我们进一步理解日珥的磁场结构及其演化机制，并为精准预报相关的太阳爆发活动和灾害性空间天气提供观测依据和理论参考。

相关成果发表于国际天文学著名科学期刊《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal,https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad54b8），深圳市天文台的郑建川等科研人员参与了此项研究工作。

值得注意的是，深圳市天文台的18cm太阳望远镜的观测数据在研究中发挥了重要作用。深圳市天文台配备了三通道全日面望远镜和18 cm、35 cm太阳局部精细观测望远镜观测太阳光球层和色球层（各设备见图3，设备参数见表1），可实时监测黑子、耀斑、日珥爆发等太阳活动现象，目前已经积累了较为丰富的观测资料（部分观测示例请见“深圳天文”视频号），未来也欢迎大家使用深圳市天文台的观测数据开展研究工作。