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    “基于频谱成像的太阳大气磁场诊断及相关物理过程研究”重大项目指南

    日期 2017-07-12   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

      太阳磁场是太阳物理研究的核心内容,其产生和演化过程被《科学》杂志列为全世界最前沿的125个科学问题之一。磁场决定了各种尺度太阳爆发以及灾害性空间天气事件的发生,并直接决定了色球与日冕的加热过程。对太阳磁场的研究包括如下几个方向的突破:太阳大气磁场的诊断理论和反演方法、与太阳磁能释放密切关联的色球与日冕加热过程的物理机制、太阳耀斑和CME等大尺度爆发过程的起源和动力学研究、太阳低层大气活动过程的基本规律。这些突破需要借助新的观测手段和研究方法,尤其是高分辨率和偏振频谱/光谱成像能力的多波段观测设备,以及对海量观测数据的快速处理和信息挖掘的能力。

      随着我国自主研制的具有国际领先水平的明安图射电频谱日像仪(MUSER)的建成并投入观测,以及云南抚仙湖一米红外太阳望远镜(NVST)、南京大学抚仙湖太阳望远镜(ONSET)等多个国内地基观测设备和太阳动力学天文台大气成像组件(SDO/AIA)、界面层成像光谱仪望远镜(IRIS)等国际新一代空间望远镜的持续观测,太阳物理领域拥有了多波段(包括射电、可见光、近红外、紫外-极紫外、X射线观测等)、高时间-空间-频谱分辨率和快速频谱/光谱成像的观测能力,这为太阳大气磁场及相关物理过程研究取得重大突破提供了难得的机遇。

      一、科学目标

      本重大项目依托MUSER望远镜的高时间-空间-频谱分辨率、宽带快速频谱成像观测数据,结合国内外其他多波段光谱/频谱成像观测,通过海量观测数据的快速处理与太阳活动信息挖掘,对太阳大气磁场诊断理论进行研究,建立大气磁场诊断的方法流程,获得大气磁场的时空演化图像;基于大气磁场时空演化特征甄别色球与日冕加热机制;通过若干典型事件对与太阳大气磁场和磁能释放密切相关的耀斑和日冕物质抛射等不同层次的太阳大气活动机制进行综合研究,实现对不同尺度太阳活动过程中磁能释放与转化过程的定量诊断,研究磁能释放与转化机制,认识有关太阳射电爆发的辐射机制和超热电子加速机理,为空间天气学应用提供理论支撑。

      二、研究内容

      (一)太阳大气磁场的诊断理论和反演方法研究。

      通过太阳射电辐射机制与磁场关系的理论研究,建立射电观测参量与磁场参数之间的函数关系;利用MUSER的射电宽带偏振频谱成像观测对太阳大气不同区域进行物理分区和辐射机制证认;建立太阳大气磁场的反演方法和流程;对太阳活动区、宁静区、冕洞等区域的大气磁场进行诊断,获得太阳大气磁图;为日冕加热和各种尺度太阳爆发过程的研究提供关键的磁场信息。

      (二)太阳色球与日冕加热过程研究。

      结合太阳大气磁场诊断结果,证认太阳色球与日冕加热的源区及其时空演化特征;结合太阳低层大气活动的研究结果和理论预期的磁化等离子体中能量的传输和转换机制,包括重联机制、波动机制、磁场梯度抽运机制等不同的能量传输特点、耗散过程和转换效率,甄别色球和日冕加热的物理机制,研究色球与日冕加热过程对太阳活动区能量积累的影响。

      (三)太阳耀斑和日冕物质抛射的动力学过程研究。

      利用MUSER的射电宽带频谱成像观测数据,结合国内外地基与空基多波段观测数据,认识和总结太阳爆发活动在各观测波段的前兆和触发特征,研究爆发磁能的释放和转化机制,特别是高能电子加速机理及其射电特征和辐射机制,基于本项目所发展的太阳大气磁场诊断方法,实现对太阳耀斑和日冕物质抛射等剧烈爆发过程中磁场动态演化的定量诊断,完善太阳爆发的物理和预报模型。

      (四)太阳低层大气活动过程研究。

      利用MUSER射电宽带频谱成像和NVST、SDO/AIA和IRIS卫星等的光谱和成像数据,探测太阳活动区、宁静区和冕洞在活动周低年的小尺度爆发现象及其射电辐射信号,诊断黑子和网络结构在色球和日冕的磁场;研究亮点、喷流等的形成机制,色球日冕波的传播和能量传输;研究太阳低层大气活动的规律和物理本质;从太阳低层大气磁能释放和射电辐射角度研究色球与日冕加热机制。

      (五)太阳海量观测数据的快速处理与太阳活动信息挖掘。

      建立海量观测数据的快速成像、数据处理和分析平台;借助机器学习方法,开展自动化的数据分类、归档和筛选;挖掘多波段数据之间的关联关系,探究太阳活动在多波段、各层次上的演化过程;建立太阳活动的预报模型,为空间天气预报提供基础性资料。

      三、申请注意事项

      (一)申请书的附注说明选择“基于频谱成像的太阳大气磁场诊断及相关物理过程研究”(以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理)

      (二)申请人申请的直接费用预算不得超过1700万元/项(含1700万元/项)。

      (三)本项目由数理科学部负责受理。




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