[论文解读] Coronal loop hydrodynamics. The solar flare observedon November 12 1980 revisited: the UV line emission

R. Betta, G. Pérès+2 more|ArXiv.org|Oct 23, 2001

Solar and Space Plasma Dynamics被引用 12

一句话总结

本研究利用改进的过渡区分辨率的一维流体动力学回路模型，重新分析了1980年11月12日的太阳耀斑，旨在将模拟的紫外谱线辐射与UVSP仪器的观测结果进行同步比较。虽然该模型成功再现了Fe xxi 1354.1 Å日冕谱线的辐射，但未能匹配O v 1371.3 Å过渡区谱线的观测通量及其演化特征，表明除单一耀斑回路外，还存在其他等离子体结构，共同贡献于较冷的辐射。

ABSTRACT

We revisit a well-studied solar flare whose X-ray emission originating from a simple loop structure was observed by most of the instruments on board SMM on November 12 1980. The X-ray emission of this flare, as observed with the XRP, was successfully modeled previously. Here we include a detailed modeling of the transition region and we compare the hydrodynamic results with the UVSP observations in two EUV lines, measured in areas smaller than the XRP rasters, covering only some portions of the flaring loop (the top and the foot-points). The single loop hydrodynamic model, which fits well the evolution of coronal lines (those observed with the XRP and the \FeXXI 1354.1 Åline observed with the UVSP) fails to model the flux level and evolution of the \OV 1371.3 Åline.

研究动机与目标

• 通过提高过渡区的空间分辨率，改进对1980年11月12日太阳耀斑的流体动力学建模。
• 将模拟的极紫外谱线光曲线与UVSP对O v 1371.3 Å和Fe xxi 1354.1 Å谱线的实际观测结果进行比较。
• 检验单回路流体动力学模型是否能同时再现过渡区和日冕辐射特征。
• 确定O v谱线辐射的差异是否暗示存在额外的未解析结构或非均匀加热。

提出的方法

• 采用改进的帕勒莫-哈佛（Palermo-Harvard, PH）单流体动力学代码，结合自适应网格加密技术，实现高达1米的空间分辨率。
• 对对称日冕回路进行建模，加热作用施加于回路顶端或近足点，采用具有高斯空间分布和指数时间衰减的可分离加热函数。
• 沿磁力线方向在一维磁通管中求解质量、动量和能量的时间依赖守恒方程。
• 利用ASAP软件（Maggio et al., 1994）计算合成谱线辐射，原子数据来自RS和LMF光谱模型。
• 应用重网格化算法，动态调整空间网格，确保导热前驱和热前驱演化过程中的高分辨率。
• 将模拟的光曲线与UVSP观测的通量进行比较，重点关注O v 1371.3 Å和Fe xxi 1354.1 Å谱线的F1核心区域及全扫描数据。

实验结果

研究问题

• RQ1 单回路流体动力学模型能否准确再现观测到的日冕（Fe xxi 1354.1 Å）和过渡区（O v 1371.3 Å）极紫外谱线的演化？
• RQ2 加热的空间分布（顶端加热 vs. 足点加热）是否显著影响模拟谱线光曲线及其与观测的一致性？
• RQ3 为何该模型在良好拟合日冕谱线的情况下，仍无法再现O v 1371.3 Å谱线的通量水平和时间演化？
• RQ4 何种物理机制或结构复杂性可能解释模型与观测之间过渡区辐射的差异？

主要发现

• 顶端加热回路模型生成的Fe xxi 1354.1 Å光曲线与观测到的日冕辐射高度一致，包括耀斑衰减阶段的峰值时间。
• 单回路模型对O v 1371.3 Å谱线辐射的拟合效果较差，模拟通量显著低于观测值，尤其在前5分钟。
• 模型预测的O v谱线峰值出现时间早于观测值，且衰减阶段的光曲线形状与观测不一致。
• 足点加热模型中出现热不稳定性，导致快速冷却并产生非物理解析辐射尖峰，与观测结果不一致。
• 扫描积分后的O v通量高于单回路模型的预测值，表明存在额外未解析结构或多个回路的贡献。
• RS光谱模型相比LMF模型与观测的O v光曲线更吻合，尽管两者均未能完整捕捉通量演化特征。