近日，我院太阳物理团队在日珥结构起源研究中取得重要进展。该研究利用先进的三维数值模拟，自洽复现了巨型日珥“多孔桥”结构的形成过程，首次提出：日珥“多孔桥”结构的形成主要受光球超米粒（太阳表面的大尺度对流）运动驱动。模拟结果与中国羲和号卫星（CHASE）和一米新真空太阳望远镜（NVST）观测到的日珥形态高度吻合。相关研究“The Spontaneous Genesis of Solar Prominence Structures Driven by Supergranulation in Three-Dimensional Simulations”发表在国际学术期刊《Science China Physics, Mechanics & Astronomy》上。
l 巨型日珥“多孔桥”的起源之谜
日珥（Solar prominence）是太阳大气中常见而神秘的活动现象，酷似悬挂在太阳边缘的华丽耳环，故而得名"日珥"。
当日全食时，日珥尤为引人注目，它们浮现于太阳边缘之上呈现为玫瑰红色的巨大气柱，形如拱桥、浮云、火焰或篱笆，变化多端，广受天文爱好者关注。同时，日珥也是当代太阳物理学的前沿热点研究对象，是破解诸多太阳物理重大科学问题的重要切入点。
巨型日珥是形成于太阳中高纬度或极区的宁静日珥，可稳定存在数月之久，常呈现独特的“多孔桥”形态（见图1a–b）。它的主体像一座“桥梁”：上方是一条水平延展的脊结构（spine），下方分布着一排垂直的日珥足（feet，如“桥墩”），相邻日珥足之间则留下类似“桥孔”的空腔（见图1a）。当这套结构转到日面上时，往往对应为一条细长蜿蜒的暗条，此时足结构被遮挡，表现为一些向外延伸的倒钩状结构（见图1c）。虽然学界普遍认为太阳磁场是支撑多孔桥的关键，但这种独特形态为何会“长成这样”，及其演化机制，至今仍是太阳物理领域的重要谜题。
图1 巨型宁静日珥/暗条的观测形态。（a）：太阳边缘观测到的日珥，青色箭头标记了日珥足，足之间为日珥空腔，引用自（Chen et al. 2022 A&A）；（b）：与宁静日珥形态相似的颐和园多孔桥，由作者拍摄；（c）：日面上的宁静暗条与倒钩，引用自网络。
l 过去的解释：为什么仍有疑问
长期以来，研究者普遍认为太阳磁场决定了巨型日珥的“骨架”，并能在一定条件下托住冷而稠密的日珥物质。对于“桥墩”和“桥孔”为何会出现并呈现相对有序的排列，早期一个常见设想是：日珥下方偶发出现的小尺度磁场扰动（例如局地小磁极）会拉扯并改变磁场结构，从而形成足与空腔。
但在宁静区巨型日珥附近，这类小尺度磁场往往尺寸更小、分布更随机。它们是否足以塑造跨越更大尺度、并能稳定维持数月的“多孔桥”结构，以及如何解释观测中足与空腔的相对规律性，一直缺少直接而一致的证据。
l 日珥“多孔桥”起源的新机制与模拟检验
我院博士研究生陈焕鑫在夏莼教授和陈何超副教授的指导下，针对上述疑问提出新见解：巨型日珥的足与空腔不一定需要外来的小磁极“闯入”来诱导，而可能是太阳表面普遍存在的超米粒对流在长期驱动下，使日珥磁场自发形成了这些内禀结构。为检验这一机制，研究团队开展三维数值模拟：仅在底边界施加超米粒尺度的速度驱动，在无外部磁场干扰的情况下，自洽再现了典型的“脊柱、足、空腔”的多孔桥形态（图2），并在投影到日面时自然呈现暗条主体与倒钩等特征（图2b）。
团队进一步结合中国羲和号卫星和抚仙湖一米新真空太阳望远镜的观测，对真实日珥进行形态学比对。结果显示，数值模拟中的日珥（图3（c1–c3））从太阳边缘到日面中心的形态变化与真实日珥高度一致：脊柱、足与空腔等结构均可一一对应。值得一提的是，模拟还揭示日珥“多孔桥”结构的磁场本性， “桥墩”（日珥足）对应磁场中能够托住冷致密等离子体的“凹槽（磁凹陷）”区域（图4 b1、b2）；而“桥孔”（空腔）位置则主要被拱形的磁力线占据，等离子体不易在其中长期聚集，因此在观测上自然表现为空腔（图4 c1、c2）。
图2 数值模拟中太阳边缘（a）的日珥和日面上（b）的暗条。黑白色底面表示太阳表面的径向磁场。彩色线段集合表示可以承载日珥等离子体的磁凹陷区域。（a）中用红、黄、橙色标记出了脊柱、足与空腔结构。（b）中黄框标记出了图1中的暗条倒钩。
图3 真实日珥/暗条与模拟日珥的对比：从太阳边缘到日面。（a1-a3）是中国羲和号卫星的观测图像。（b1-b3）是抚仙湖一米新真空太阳望远镜的观测图像。（c1-c3）中的彩色团块是由磁凹陷代表的模拟日珥的形态。箭头标记出了对应的日珥“多孔桥”结构。
图4 日珥磁拓扑：脊柱（a1、a2）、足（b1、b2）与空腔（c1、c2）对应的三维磁场结构。彩色团块表示日珥磁凹陷区域。红、黄、橙色磁力线穿过了对应的脊柱、足、空腔的结构。箭头标记出了这些结构。
这项研究利用三维数值模拟首次自洽再现了巨型日珥典型的“多孔桥”形态，率先提出其形成可由光球超米粒对流在长期驱动下自然产生的新机制。该成果揭示了宁静日珥“多孔桥”结构的关键磁场本性，也为后续研究日珥的稳定性与等离子体精细动力学提供了更清晰的物理图景。
我院博士研究生陈焕鑫为论文第一作者，夏莼教授和陈何超副教授为论文通讯作者。研究得到了国家自然科学基金委、中国科学院B类先导专项、云南省基础研究项目、兴滇英才支持计划等资助，云南大学天文超算中心提供了计算资源支持。
相关论文：
1. Huanxin Chen, Chun Xia*, Hechao Chen*, The Spontaneous Genesis of Solar Prominence Structures Driven by Supergranulation in Three-Dimensional Simulations, SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy, April 2026 Vol. 69 No. 4: 249611, DOI：http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-025-2858-5。（论文原文链接）
预印版：https://arxiv.org/abs/2511.13252。
2. Huanxin Chen, Chun Xia*, Hechao Chen, Formation of Polar Crown Filament Magnetic Fields by Supergranular Helicity Injection, The Astrophysical Journal, 965:160 (13pp), 2024, DOI：https://doi.org/10.3847/1538-4357/ad3352。
3. Qingjun Liu，Chun Xia*, Formation of Quiescent Prominence Magnetic Fields by Supergranulations, The Astrophysical Journal Letters, 934:L9 (7pp), 2022, DOI：https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac80c6。
4. R. Keppens, B. Popescu Braileanu, Y. Zhou, W. Ruan, C. Xia, Y. Guo, N. Claes, and F. Bacchini, MPI-AMRVAC 3.0: Updates to an open-source simulation framework, Astronomy & Astrophysics 673, A66 (2023), DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202245359。
