近日，由國家空間科學中心空間天氣學國家重點實驗室的沈芳研究員、馮學尚研究員與中國科技大學申成龍副教授、汪毓明教授合作，首次利用三維數(shù)值模擬方法分析了兩個慢速日冕物質(zhì)拋射（CME）之間碰撞后的能量轉換。地球物理快報（Geophysical Research Letters）（Volume 40, Issue 8）將以封面文章的形式刊登此項研究成果。該成果同時還被美國地球物理學會（AGU）評選為亮點，將于周刊(Eos)專欄"Research Spotlight"中特別介紹。

申成龍、汪毓明等人利用STEREO觀測數(shù)據(jù)，分析2008年11月的CME碰撞過程首次發(fā)現(xiàn)兩個慢速日冕物質(zhì)拋射碰撞后總動能增加，并稱之為“超彈性碰撞(super-elastic collision)”，研究結果發(fā)表在2012年Nature Physics上。然而，由于該結果的獲得是基于STEREO遠程成像觀測數(shù)據(jù)并且做了一些比較理想的假設，國內(nèi)外的一些學者對“超彈性碰撞”現(xiàn)象是否存在尚存懷疑。同時，由于觀測的限制，不同能量之間的轉化規(guī)律仍不清楚。因此，數(shù)值模擬的方法能夠定量化研究不同能量之間的轉化規(guī)律，從而為澄清該問題提供了一種有力的工具。

在此學術背景下，沈芳等人利用COIN-TVD MHD區(qū)域組合模式及等離子團日冕物質(zhì)拋射模型模擬了發(fā)生在2008年11月2號的兩個相互作用的慢速日冕物質(zhì)拋射事件，通過數(shù)值分析日冕物質(zhì)拋射的動能、磁能、內(nèi)能及勢能變化趨勢，并與不發(fā)生相互作用的兩個慢速日冕物質(zhì)拋射對照組比較得出：兩個日冕物質(zhì)拋射碰撞后動能比碰撞前增加了3%-4%, 而碰撞過程中增加的動能主要由日冕物質(zhì)拋射的磁能及內(nèi)能轉化而來。圖1為兩個日冕物質(zhì)拋射碰撞開始時的速度及磁力線分布，其中白色線條為磁力線，藍色球體為太陽表面，橘色與綠色分別代表不同的速度等值面。圖2為碰撞組與對照組能量差隨時間變化的曲線，其中, , , 和分別代表動能差、磁能差、內(nèi)能差、勢能差和總能量差，從圖中可以看出碰撞過程中動能增加而磁能及內(nèi)能減少。該結論數(shù)值再現(xiàn)了申成龍等人從觀測中發(fā)現(xiàn)的兩個慢速日冕物質(zhì)拋射之間的碰撞過程，對認清災害性空間天氣事件的日冕行星際過程具有重要科學意義。

該研究得到了國家自然科學基金委、科技部、中國科學院知識創(chuàng)新工程重大項目、國家重點實驗室專項基金以及國家海洋局行業(yè)專項等基金資助。(原文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/grl.50336/pdf ) 

 圖一： 日冕物質(zhì)拋射碰撞開始時速度及磁力線分布

　　　  圖二： 碰撞組與對照組能量差

　　　　　　　　　圖三：封面圖