太阳风中广泛存在的小型密度扰动事件，如冕流团块(streamer blob)，是在地球轨道附近可通过成像手段观测到的最小太阳风结构单元，通常被认为是追踪日冕及行星际太阳风（尤其是慢太阳风）传播的重要示踪媒介。其中，部分小型扰动事件的产生和释放机制与日冕物质抛射(CME)等行星际大尺度爆发现象存在关联，此类扰动事件是否可被视作一般太阳风的示踪媒介、与其他宁静小型扰动事件存在何种动力学差异，尚缺乏系统性的定量研究。
    近日，中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气全国重点实验室（以下简称“天气室”）沈芳研究员团队特别研究助理吕韶昱博士，联合中国科学技术大学汪毓明教授、山东大学宋红强教授，利用STEREO双卫星COR2白光日冕仪观测数据，依托自主研发的双视角三维重构算法——相关辅助重构技术(Correlation-Aided Reconstruction, CORAR)，系统追踪并分析了2009年12月至2010年9月期间外日冕区域(距离日心约4-15倍太阳半径)中的小型扰动事件的传播演化过程(图1)。研究团队依据扰动事件轨迹与CME爆发活动的时空关联，将识别到的小型扰动事件划分为“CME相关型”与“非CME相关型”两大类，进而定量分析两类事件的径向速度、加速度等核心传播参数的系统性差异。

图1 单例扰动事件的双星观测、高度与速度时序演化示意图。(a) & (b)：STEREO-A、STEREO-B双星日冕仪成像，黄色轮廓标记扰动本体；(c)：通过CORAR算法得到该事件随时间变化的径向高度、径向速度演化曲线，误差棒分别表征结构空间尺度和速度测量误差。

图2 两类小型扰动事件的速度、加速度随日心距离的统计分布对比图。(a)：CME相关事件（红点）和非CME相关事件（蓝点）的传播速度-日心高度分布图，对应颜色的误差棒曲线分别展示两类事件在不同高度区间的速度中位值及10%、90%分位值。其他曲线或标注区域源自前人发现的太阳风扰动或出流的速度-距离关系。(b)：两类事件的加速度箱型图对比，其他曲线或标注区域源自前人对太阳风扰动或出流的加速度测量结果。

    统计结果显示(图2)，同一日心高度下，CME 相关事件的整体传播速度显著高于非CME相关事件，且能够在更远的外日冕持续维持加速状态。该结果表明，CME爆发所引发的磁重联、等离子体拖拽等效应，可能是慢太阳风中高速小扰动结构的重要成因，也说明CME相关型扰动事件无法客观表征稳态背景太阳风，不能作为太阳风长期演化的示踪物。团队进一步探讨了调控两类扰动事件传播特征的关键因素：CME相关事件距离CME爆发时间越近，事件的传播速度和加速度更高；对于非CME相关事件，其日面源区环境(活动区/宁静区)会直接改变初始喷发动能，深刻影响后续传播行为。该研究完整阐释了两类近日小型扰动事件的差异化传播特征，可为解析早期位于亚阿芬过渡区的太阳风加速过程提供重要的观测依据。基于小型扰动轨迹的太阳风追踪结果也有望为日冕行星际太阳风的三维磁流体模拟提供关键实测约束，同时为未来的环日全景探测计划“太阳环”等多卫星联合探测项目提供科学基础。
    上述研究成果以“Variability in the Propagation Characteristics of Small Transients in the Near-Sun Solar Wind Identified by the CORAR Technique”为题发表于国际学术期刊The Astrophysical Journal，第一作者为空间中心天气室特别研究助理吕韶昱博士，通讯作者为沈芳研究员。研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、太阳活动与空间天气全国重点实验室专项、太空探源科学卫星计划、国家空间科学中心攀登计划等多项科研项目联合支持。

来源：国家空间科学中心