次世代偏光観測手法の開拓と太陽光球-彩層結合研究

下一代偏振观测方法发展及太阳球-色球耦合研究

基本信息

批准号：
19J20294
负责人：
石川遼太郎
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The Graduate University for Advanced Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J20294/
关键词：
太陽光球対流分光観測乱流深層学習スペクトル線解析

项目摘要

太陽光球面のダイナミクスは対流運動による粒状斑構造が支配していることが知られている。その一方で近年の磁気流体シミュレーションでは、粒状斑よりも小さな空間スケールの速度場が、磁場の生成や上空へのエネルギー輸送に貢献していることが示唆されている。これまでの研究で、粒状斑消滅時に突発的なスペクトル線幅増大が発生することを発見していた。線幅増大を引き起こす物理過程として乱流の発達が示唆されていたが、極端な速度勾配などの可能性を排除できずにいた。今年度は磁気流体シミュレーションと輻射輸送計算を用いて、理論的に（１）粒状斑消滅時に乱流が発達し得ること、（２）この乱流がスペクトル線幅の突発的な増大をもたらすことを発見した。粒状斑の境界部分では上昇流と下降流が隣接して渦構造を成している。この渦がカスケードすることで流れが乱流的になる過程が明らかになった。またスペクトル線の応答関数や装置の点広がり関数を用いて、乱流速度を定量化しスペクトル線幅との比較を行なった。結果としてスペクトル線幅増大に特に寄与しているのは、視線方向の速度のばらつき（乱流）であることが分かった。乱流は特に光球下部で発達することも分かった。現在「ひので」衛星が観測しているスペクトル線だけでは不定性が大きく、この領域を重点的に観測するためには、赤外線の領域にあるスペクトル線が有用であることが分かった。大きなスペクトル線幅は光球で普遍的に観測されるものであり、この結果は観測から乱流の分布を推定する足掛かりになると考えている。

众所周知，太阳球的动力学由对流运动引起的颗粒状斑块结构主导。另一方面，最近的磁流体模拟表明，空间尺度的速度场小于颗粒斑，这有助于向上磁场和能量传输的产生。先前的研究发现，在颗粒状斑块消失期间，突然的光谱线宽增加发生。提出湍流的发展是导致线宽度增加的物理过程，但是不能排除极端速度梯度的可能性。使用今年的磁性模拟和辐射传输计算，我们发现（1）在颗粒状斑块期间可以发展湍流，并且（2）这种湍流会导致光谱线宽度突然增加。在颗粒斑的边界部分，向上和向下流形成涡流结构。该涡流的级联揭示了使流动湍流的过程。此外，量化了湍流速度，并使用光谱线的响应函数和设备的点扩散函数进行了与光谱线宽度进行比较。结果，发现视线（湍流）中速度的变化特别有助于频谱线宽度的增加。还发现，湍流特别在光球以下发展。 Hinode卫星当前观察到的光谱线在很大程度上是不确定的，并且发现红外区域的光谱线可用于关注该区域。大光谱宽度是在Photerpheres中普遍观察到的，我们认为这是一个垫脚石，可以估算观测值的湍流分布。