太阳黑子矢量磁场的测量及视向电流密度的计算

论文摘要

众所周知，磁场以各种不同的尺度和强度广泛地分布于宇宙空间之中。与中子星、白矮星等致密天体上高达10~7高斯的磁场相比，太阳表层大气中的磁场则要弱得多。即使在磁场最强的黑子本影区，磁场强度通常也只有2000高斯左右。然而，这些存在于太阳大气中的磁场在各种太阳活动中都扮演着极其重要的角色。偏振光谱的观测和研究是我们了解太阳表面以及遥远天体上磁场的基本方法。自从二十世纪初Zeeman效应被成功地引入到天体物理中以来，来自太阳活动区的偏振信号就一直是我们探索太阳活动物理本质及其活动规律的重要工具。 本论文的工作集中于处理大量的偏振光谱资料来反演太阳黑子区的矢量磁场。在Landi Delg’ Innocenti形式解的基础上，我们将吸收矩阵对角化，从而建立了一种用来反演黑子区矢量磁场的模型。利用该模型拟合大量的来自太阳黑子区域的Stokes光谱轮廓，从而反演出活动区内矢量磁场的分布图。 太阳Stokes光谱望远镜是一台能够同时获取磁敏谱线的四个Stokes轮廓的光谱型望远镜。在第一章中的开始部分，我们简述了太阳黑子的观测特征以及太阳黑子矢量磁场测量的重要意义，然后介绍了测量太阳黑子矢量磁场的测量原理以及测量仪器中必需的光学元件，最后详细地介绍了太阳Stokes光谱望远镜的结构及特点、观测数据的解调方法、误差的成因及降低误差的方法。 第二章详细地介绍了太阳黑子矢量磁场的测量原理。首先介绍了研究恒星大气物理状态的基本工具——非偏振辐射转移方程。然后将它广义化，从而得到测量太阳活动区矢量磁场的偏振辐射转移方程。接着就介绍偏振辐射转移方程的几种解法，着重推导了形式解的对角化运算矩阵，从而得到了Stokes光谱轮廓在恒星大气中传播时的演化关系。利用该演化关系，我们讨论了Stokes轮廓与矢量磁场的关系。 第三章详细介绍了我们就测量太阳黑子矢量磁场所展开的研究工作。应用偏振辐射转移方程的形式解，具体地分析了活动区AR10507以及AR10330的偏

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 前言
• 第一章 太阳黑子概述及观测仪器的介绍
• 第一节 太阳黑子的观测及特征
• 第二节 太阳黑子矢量磁场测量的仪器
• 第三节 太阳Stokes光谱望远镜
• 1.3.1 太阳Stokes光谱望远镜的结构
• 3T数据解调的原理及误差的成因'>1.3.2 S³T数据解调的原理及误差的成因
• 3T观测数据的处理流程'>1.3.3 S³T观测数据的处理流程
• 第二章 太阳活动区矢量磁场测量的理论基础
• 第一节 辐射转移方程
• 第二节 偏振辐射转移方程
• 2.2.1 Zeeman效应
• 2.2.2 偏振辐射转移方程
• 第三节 偏振辐射转移方程的解
• 2.3.1 分析解
• 2.3.2 数值解
• 2.3.3 形式解
• 第四节 矩阵的对角化求解
• 第五节 Stokes轮廓同矢量磁场分量的关系
• 2.5.1 Stokes轮廓同方位角之间的关系
• 2.5.2 Stokes轮廓同磁倾角之间的关系
• 2.5.3 Stokes轮廓的振幅与任意方向磁场的关系
• 第六节 太阳磁场方位角180°不确定性
• 2.6.1 势场校准法
• 2.6.2 无力场近似法
• 2.6.3 能量最小法
• 2.6.4 综合性方法
• 3T观测的两个活动区的资料处理与研究'>第三章 S³T观测的两个活动区的资料处理与研究
• 3T资料的预处理'>第一节 S³T资料的预处理
• 3T光谱资料测量AR10507的矢量磁场'>第二节 利用S³T光谱资料测量AR10507的矢量磁场
• 第三节 活动区10330的矢量磁场测量及视向电流的分布
• 3.3.1 AR10330的矢量磁场测量
• 3.3.2 AR10330内的电流分布
• 第四节 电流计算方法的比较
• 第四章 总结与展望
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢