我国学者领衔初步实现日冕磁场的常态化测量

　　

图 在不同日期测得的日冕磁场分布图叠加在日冕极紫外图像上

　　在国家自然科学基金项目（批准号：12425301）资助下，由北京大学田晖教授领导的一个国际合作团队，首次初步实现了日冕磁场的常规测量，揭示了日冕磁场在约8个月时间内的演化规律。研究成果以“观测日冕全局性磁场在8个月内的演化（ Observing the evolution of the Sun’s global coronal magnetic field over 8 months）”为题于2024年10月4日发表在《科学》（Science）杂志上，论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado2993。

　　磁场是太阳物理的第一物理量，正是因为磁场的演化，才产生诸如黑子11年周期、百万度高温的日冕以及猛烈的太阳爆发等重要现象。正因如此，测量太阳磁场一直都是太阳物理学家最重要的使命之一。早在1908年，著名天文学家、The Astrophysical Journal创刊人海尔（George Ellery Hale）将刚发现不久的塞曼效应用于太阳黑子的磁场测量，从而开启了人类测量地球之外天体磁场的历程。今天，基于塞曼效应这一原理，我们已经能够对太阳表面(光球)的磁场分布及其演化进行高分辨率的常规测量。然而，对于太阳最外层大气，也就是日冕，由于磁场很弱，一直难以测量。这极大地限制了人们对太阳大气中三维磁场结构及其演化规律的理解，极大地制约了包括日冕加热和太阳爆发机制在内的重要科学问题的研究。

　　近年来，田晖团队基于对日冕中普遍性波动的观测和密度诊断，发展了可用于测量全局性日冕磁场的“二维冕震”方法。近日，该团队博士生杨子浩等人进一步改进了该方法，使其能够更准确、高效地追踪日冕中广泛存在的磁流体横波，并诊断出日冕密度分布，从而测定磁场的强度和方向。他们将该方法应用到升级版日冕多通道偏振仪（UCoMP）2022年2月至10月的观测数据中，平均每两天得到了一幅日冕磁图，从而在国际上首次初步实现了日冕磁场的常态化观测。

　　研究团队还首次获得了日冕中不同高度上磁场强度的全球分布图及其随时间的演化，并与先进的全球日冕磁场模型进行了比较。结果显示，日心距1.05-1.6个太阳半径范围内的磁场强度可从小于1高斯到约20高斯。模型在中低纬度区域的预测结果与观测数据吻合度较高，但在高纬度和一些活动区存在不小的偏差。这些观测结果为改进和优化日冕模型提供了关键约束。

　　这是继2020年测得首幅全局性日冕磁图后，该团队在日冕磁场测量方面取得的又一重要突破。该成果填补了太阳磁场测量方面的一项空白，标志着太阳物理研究正逐步迈入日冕磁场常规测量的时代，也为深入理解太阳和日球层磁场的长期演化提供了新的途径。