近日，國家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室沈芳等人與中國科技大學(xué)的學(xué)者合作，在《Nature》雜志子刊《Scientific Reports》上在線發(fā)表了題為“Turn on the super-elastic collision nature of coronal mass ejections through low approaching speed”的論文。該論文通過一系列三維數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，首次揭示了相互作用的兩個日冕物質(zhì)拋射（CMEs）的初始速度及 k-number（即初始動能與總能量的比值）對其碰撞機(jī)制的影響。

　　日冕物質(zhì)拋射(CME)是太陽大氣中頻繁發(fā)生的最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象之一，是空間天氣的重要驅(qū)動源，當(dāng)兩個或多個CME之間發(fā)生相互作用時，它們的傳播方向、速度及能量都會發(fā)生改變，而CME之間相互作用形成的結(jié)構(gòu)要比單個CME復(fù)雜的多，通常在近地空間產(chǎn)生有別于單個CME所產(chǎn)生的地球物理效應(yīng)。

　　近幾年來，空間天氣學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室馮學(xué)尚課題組圍繞CME相互作用過程開展了一系列的數(shù)值模擬研究, 研究成果發(fā)表在Geophysical Research Letters，Journal of Geophysical Research等重要刊物上。其中，沈芳等人利用三維數(shù)值模擬方法分析了兩個慢速CME之間碰撞后的能量轉(zhuǎn)換的研究成果以封面文章的形式發(fā)表在Geophysical Research Letters上。此次該課題組在前面工作的基礎(chǔ)上，選取大量具有不同初始速度及初始能量的CME相互作用事件進(jìn)行了一系列的三維MHD數(shù)值模擬，定量研究了CME初始速度及k-number對CME之間碰撞機(jī)制的影響（圖1），結(jié)論表明，兩個CME之間的初始速度差越低，就容易發(fā)生超彈性碰撞，而臨界初始速度差（ΔV_c），即發(fā)生完全彈性碰撞時的初始速度差，與k-number呈線性相關(guān)，與第一個CME的初始速度（V_CME1）呈近似的二次相關(guān)，而CME的初始速度及k-number均可以由觀測得到。本研究對于進(jìn)一步理解空間等離子體的動力學(xué)過程、CME之間碰撞過程的物理機(jī)制及能量轉(zhuǎn)換過程提供了新的思路與方法，對認(rèn)清災(zāi)害性空間天氣事件的日冕行星際過程具有重要科學(xué)意義。

　　該研究得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、973項(xiàng)目的資助。

　　相關(guān)鏈接：http://www.nature.com/articles/srep19576

　　Citation： Shen, F., Y. Wang, C. Shen and X. Feng. Turn on the super-elastic collision nature of coronal mass ejections through low approaching speed. Sci. Rep. 6, 19576; doi: 10.1038/srep19576 (2016).

    （供稿：天氣室）

　　圖1. ΔV_c隨V_CME1及k-number的變化，及碰撞類型分布平面