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——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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研究揭示不同源區(qū)年輕太陽風(fēng)的湍流各向異性

2025-09-11 國家空間科學(xué)中心
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近期,中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心科研團(tuán)隊(duì),鑒定出帕克太陽探測器前19軌觀測中,所有穩(wěn)定的冕洞太陽風(fēng)、冕流太陽風(fēng)、低馬赫數(shù)邊界層太陽風(fēng),并研究這些來自不同源區(qū)太陽風(fēng)的波矢各向異性和方差各向異性。研究采用兩分量模型,量化冕洞和冕流太陽風(fēng)的波矢各向異性特征。

觀測結(jié)果表明,在冕洞風(fēng)和冕流風(fēng)中,切向功率各向異性隨采樣角度增加而增強(qiáng),兩分量模型結(jié)果可較好重現(xiàn)這一趨勢。研究根據(jù)建模結(jié)果發(fā)現(xiàn),與1 au處(1 au等于地球與太陽之間的平均距離)太陽風(fēng)不同,帕克太陽探測器觀測到的冕洞太陽風(fēng)中,慣性區(qū)能量僅有26%與2D波動相關(guān)。但是,在冕流太陽風(fēng)中,這一比例增加到45%。研究認(rèn)為,隨著太陽風(fēng)向1 au傳播,慣性區(qū)的各向異性串級使得能量逐漸集中于垂直波矢,導(dǎo)致1 au處太陽風(fēng)中2D波動比例,相較于年輕太陽風(fēng)顯著提升。同時,冕洞和冕流太陽風(fēng)的波矢各向異性之間的差異,可能反映在日冕源區(qū)形成的各向異性波動的原始特征。

研究使用近不可壓縮磁流體動力學(xué)湍流模型,描述低馬赫數(shù)邊界層風(fēng)的波矢各向異性。研究選擇近亞聲速太陽風(fēng)區(qū)間以及傾斜的亞阿爾芬太陽風(fēng)區(qū)間,作為低馬赫數(shù)邊界層太陽風(fēng)的代表區(qū)間。模型結(jié)果顯示,在低馬赫數(shù)邊界層風(fēng)的所有代表區(qū)間中,slab波動仍占主導(dǎo)。分析顯示,相較于1 au處,0.3 au以內(nèi)的年輕太陽風(fēng)均展現(xiàn)出更豐富的slab波動,或?yàn)樘接懭涨驅(qū)又刑栵L(fēng)湍流的演化提供新線索。

早期模擬工作和1 au觀測結(jié)果表明,方差各向異性與質(zhì)子等離子體βp呈負(fù)相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)這一關(guān)系在0.3 au內(nèi)的年輕太陽風(fēng)中依然成立。方差各向異性最弱,出現(xiàn)在質(zhì)子等離子體βp值最高的冕流太陽風(fēng)中;方差各向異性最強(qiáng),出現(xiàn)在質(zhì)子等離子體βp值最低的低馬赫數(shù)邊界層太陽風(fēng)中。研究認(rèn)為,處于極端質(zhì)子等離子體βp值條件下,冕流和低馬赫數(shù)邊界層太陽風(fēng)方差各向異性差異的結(jié)果,可能揭示來自日冕源區(qū)的湍流的遺留特征。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《天體物理雜志快報》(The?Astrophysical Journal Letters)上。

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打印 責(zé)任編輯:侯茜

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