太阳风是源自太阳大气的一种超音速等离子体流,通常情况下,行星际磁场与太阳风等离子体会冻结在一起,从日面向外扩展到行星际空间。
alfvén波是一种磁流体电磁波,普遍存在于太阳日冕和太阳风中。经观测和理论研究发现,alfvén波是驱动日冕加热和太阳风加速的一种重要机制,因此受到了广泛关注。根据alfvén波速度扰动和磁场扰动的高度相关性,在观测研究中通常采用walén测试来识别行星际中的alfvén 波。然而传统的测试方法只能考虑在满足剩余电场最小的条件下,确立一个平均的背景参考系。
地球物理系的刘瑾作为第一作者,与中国科学技术大学的王传兵教授等人提出了一种新的alfvén波诊断方法,可利用单卫星数据有效地识别太阳风中高纯度的alfvén波。该方法运用自适应的分解技术(eemd),基于一个随时间变化的de hoffmann teller参考系,获得了更为理想的测试参数,并提供了一种根据观测数据重构alfvén波动的方法。相对于传统方法,eemd方法更适用于具有非平稳和多尺度变化的实测数据,能获得更准确的alfvén特性参数,为太阳风alfvén波的特征分析和能量传输耗散机制的研究提供了重要的参考。
该论文近期发表于国际著名学术期刊the astrophysical journal (简称apj)。文章详情:。
图1. 太阳风中剪切alfvén波的示意图(图片来自互联网)。黑色曲线代表磁力线,红点和蓝点分别代表等离子体中的正负带电粒子。在太阳风不可压缩的情况下,等离子体与磁场冻结在一起,呈现如图所示的alfvén振动。
图2. 利用eemd方法进行walén测试的事例展示。左图为基于de hoffmann teller参考系的测试结果;右图为通过分解重构的alfvén波动的测试结果。