未来10年中国学科发展战略:天文学

　　《未来10年中国学科发展战略（天文学）/国家科学思想库·学术引领系列》：　　日冕物质抛射（CME）是太阳大气中另一种剧烈的爆发现象，是一种猛烈的物质抛射和能量转换过程（Forbeseta1.，2006）。在此过程中，大量的高温物质和磁场被抛入行星际空间，对其中的物理环境和物理条件产生巨大的影响。　　观测结果和理论研究都表明，由于光球物质处于不停的运动当中，带动其中的磁场一起运动，导致与光球磁场相连的色球和日冕磁场发生形变，而将光球物质的动能转换为磁场能量缓慢但持续地输入日冕磁场。当日冕磁场的形变达到并超过极限之后，其进一步的演化或周围的扰动就可能使原先的平衡被破坏而储存的能量突然快速地释放出来。根据这样的物理过程构建的CME模型被称为能量储存模型。CME的模型包括非无力场模型、理想MHD模型、理想一非理想混合模型。前两类模型的核心磁结构是剪切的简单连接无力场磁拱，而后一类模型的基本结构则是包含有磁通量绳的无力场。　　目前两种比较流行的模型是磁通量绳灾变模型和磁爆裂模型。磁通量绳灾变模型的基本磁场结构是一个包含有载流磁通量绳（用来模拟暗条或日珥）的无力场。当作用在磁通量绳上的磁压力和磁张力相互抵消时，暗条便处于平衡状态。大多数情况下，平衡是稳定的，但当暗条中的电流增加时，暗条的平衡位置也逐渐升高，直至电流超过阈值，平衡由稳定变为不稳定。*后，系统失去平衡而将暗条迅速抛出，即灾变。灾变发生后，磁通量绳迅速向外运动。这个过程伴随着一个中性电流片的形成。这一类的模型已得到观测的论证。磁爆裂模型强调多重磁通量系统复杂拓扑，较好地解释了观测得到的日冕物质抛射图像和日冕物质抛射与耀斑的关系，为学术界广泛接受。　　耀斑和CME的关系是近年来的一个重要课题。目前大多数人的看法是耀斑和CME两者的发生有很强的相关性，但不是单纯的因果关系，应该是同一个物理过程在不同层次和不同尺度的体现。　　（五）太阳活动预报　　太阳活动预报，是太阳物理中*困难、*富挑战性和*能造福人类的课题。作为空间天气预报的首要环节，太阳活动的准确预报对宇宙航行、空间探测、国防、国民经济等各个方面都具有极其重要的意义。太阳活动预报模式按预报的时效可分为中长期和短期两种预报模式。中长期预报模式主要依赖长期积累的观测数据，如黑子相对数、十厘米射电流量等，业已形成数十种统计类模式。*近一个重要的热点是基于发电机理论的太阳活动周预报模式。短期预报模式则主要依赖于对太阳活动的实时监测数据。由于短时间尺度内太阳活动的随机性，短期预报模式一直是相关研究的热点和难点，同时在航天、通信等方面也有着*强烈的需求。　　目前国际上从事太阳活动预报研究的机构和团体主要集中在欧美国家。中长期太阳活动预报研究由于其技术支撑需求较低，许多发展中国家也有人展开相关研究。短期预报则往往与观测能力相关。凡是拥有较好太阳观测设备的机构，都在不同程度上从事短期太阳活动研究。目前比较重要的太阳活动预报研究包括以下几个方面：太阳黑子相对数预报、太阳十厘米射电流量预报、太阳耀斑和质子耀斑预报、日冕物质抛射预报等。　　目前太阳活动周的研究主要集中在中低纬度太阳活动的研究上。但是，近来也逐渐开展了一些高纬度太阳活动周的研究，有利于对太阳活动周的全面认识。另一个有意义的研究是超长期太阳活动规律。其方法是构造太阳活动的代参数，一般是用受到太阳磁活动的影响而存储于自然界中的，且目前能测量的参量（主要是放射性核素“C和ioBe）来确定。目前已有11000年长的太阳活动代参数，发现在过去11000年中发生了一些巨极大活动时期和巨极小活动时期。除此以外，太阳活动的非线性动力学研究也取得进展。　　……