通过磁场强度的高斯性揭示太阳风结构

Abstract：帕克太阳探针号(Parker Solar Probe)的主要科学目标之一是通过探索太阳风的源区揭示太阳风等离子体的结构和动力学。然而，在太阳风局地观测与太阳表面遥测之间建立联系是十分困难的。这是因为常用的无力场外推方法(PFSS)的模型结果不仅有可观的不确定性，还对模型的可调参数比较敏感，即不同的PFSS模型常常会产生不同的源区预测结果。因此，我们想是否能通过研究局地观测的时间序列数据本身来为太阳风源区的确认提供有用的信息。在本研究中，我们发现近日太阳风的磁场强度(|B|)在对日心距离归一化后的概率密度函数常常接近正态分布。利用这一点，我们发明了一种基于数据高斯性的时频图(Time-Frequency Representation/TFR，类似于小波分析时频图)，被称为高斯时频图(Gaussianity Scalogram/GS)。通过高斯时频图，我们在太阳风数据(PSP、Ulysses)中发现了明显的对应冕洞的结构，此外我们还发现了太阳风中全新的大小跨越数个数量级的类分形高斯结构，其中包括极区冕洞、低纬度冕洞、switchback patches，以及更多的小尺度结构。此外，通过三维磁流体湍流模拟，我们发现在低β环境下，|B|的分布会自然地演化为正态分布。我们的结果主要展现了太阳风中极其复杂的精细结构，并为未来的研究提供了一种通用的时间序列可视化手段。

报告人简介:黄泽森，加州大学洛杉矶分校博士后研究员，博士毕业于加州大学洛杉矶分校地球、行星与空间科学学院，师从Marco Velli教授(Parker Solar Probe Science PI)。本科毕业于中国科学技术大学，主要研究方向为太阳风结构、湍流和MHD模拟，截至目前已在ApJ,APJL, A&A,JGR Space Physics等期刊发表(或接受)论文13篇(其中一作3篇)。