中英科学家揭示太阳风暴在行星际传播时的白光成像表观

　　由英国卢瑟福实验室主导研制的日球层成像仪（Heliospheric Imager, HI）搭载于美国航空航天局（NASA）2006年发射的日地关联观测台（STEREO卫星），首次实现日冕物质抛射（Coronal Mass Ejection, CME）在行星际空间的连续白光成像，首次建立日冕仪的成像观测和1 AU的就位观测之间的因果关联。但该白光成像记录的仅是CME的亮度表观(brightness pattern), 可直接测量的CME位置是延展角（elongation, 太阳与观测目标之间的角距）。如何将该延展角转换成空间坐标？这通常需要引入先验的CME几何模型。因此，如何解读STEREO/HI拍摄的CME白光影像存在严重的不确定性。

　　近年来，中科院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室的熊明、冯学尚、刘颍与英国STEREO/HI仪器组的Jackie Davies、Mathew Owens、Richard Harrison、Chris Davis合作，从白光成像的物理本质机理（自由电子的汤姆逊散射）入手，建立内日球层的磁流体力学数值模型，将磁流体数值模拟的正演和白光遥感观测数据的反演相结合，建立行星际CME动力学和白光成像表观的对应关系。该研究揭示：(1) 行星际CME的白光表观显著依赖于观测视角，汤姆逊散射的几何效应在大的观测延展角尤为显著；(2) 借助白光偏振度和射电法拉第旋转的联合测量，能够从行星际CME的白光亮度影像更准确地推断CME空间位置。该项成果发表于美国《天体物理学报》（Astrophysical Journal）和欧洲《太阳物理》(Solar Physics)。

　　该研究成果有助于理解STEREO/HI拍摄CME白光影像的形态学特征和运动学特征，有助于加深理解行星际CME动力学过程。英国STEREO/HI仪器组认为：“该数值模式正演对深入挖掘STEREO/HI观测数据很有意义。”

　　（供稿：空间天气学国家重点实验室）

　　Citation

　    1.    Ming Xiong, Jackie A. Davies, Xueshang Feng, Mathew J. Owens, Richard A. Harrison, Chris J. Davis, Ying D. Liu (2013), Using coordinated observations in polarized white light and Faraday rotation to probe the spatial position and magnetic field of an interplanetary sheath, Astrophys. J., 777, 32. ( http://dx.doi.org/10.1088/0004-637X/777/1/32 )

　    2.    Ming Xiong, J. A. Davies, M. M. Bisi, M. J. Owens, R. A. Fallows, G. D. Dorrian (2013), Effects of Thomson-scattering geometry on white-light imaging of an interplanetary shock: Synthetic observations from forward magnetohydrodynamic modelling, Solar Physics, 285, 369-389. ( http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11207-012-0047-0 )

　　　　图：行星际CME白光成像的磁流体数值模式正演