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和耀斑相伴的磁场变化是太阳物理研究中的一个长期有意义的问题，对耀斑和磁场关系的研究有利于我们理解太阳上的能量积累和爆发式释放过程，乃至进一步理解其他天体物理领域的类似过程。耀斑的能量来源于磁场中储存的自由能。与耀斑相伴的磁场变化的研究分为三个主要课题：导致耀斑发生的磁场演化，耀斑过程中的快速磁场变化，耀斑导致的偏振信号异常。本论文选用同一太阳活动区对这三类与耀斑相伴的磁场变化进行了系统研究。为了理解太阳宁静区上的小尺度活动是否如同活动区的活动一样与磁场相关，本文还首次对太阳宁静区的磁非势性进行了系统考察。论文的主要成果归纳如下：
1、选取活动区NOAA AR10720，研究了导致耀斑的渐进的磁场演化和非势性发展。基于观测向量场计算了包括剪切角、自由能密度、电流螺度在内的磁非势性，详细考察了这些非势性参数和活动区的大耀斑的相关性，结果显示磁剪切角和自由能均有上升趋势。从磁图的每日演化和非势性参数的每日演化中发现在活动区演化中起重要作用的一系列“剪切型磁浮现”，其磁轴接近垂直于活动区原双极结构主磁轴，这些“剪切型磁浮现”为活动区注入了包括强剪切、大量自由能、磁复杂性(多重中性线、异号螺度)在内的磁场非势性，触发了多重磁通量系统的不稳定性并引发多个耀斑/CME。
2、对同一活动区2005年1月20日的X7.1级耀斑进行了耀斑过程中的快速磁场变化研究。发现了δ黑了外围一些孤立区域水平场衰减以及中性线附近水平场增强的确凿证据。快速磁场变化的强度约100-300 G。水平场变化与中心木影的暗化和外围半影的部分消失相一致。水平场的增强区还与TRACE1550 A中性线上方低层绳状结构的位置相吻合，在耀斑期间低层绳状结构持续扰动和增亮，但在耀斑过程中并没有爆发和消失，而活动区外围EUV环快速爆发。磁场的快速变化表明了光球的脉冲式的自由能注入来自于一个沿着中性线快速增长的新浮现区。以上现象无法用任何单独的耀斑模型解释。但耀斑触发过程清楚地显示出磁流体力学灾变的性质。
3、对同一活动区1月15日的X2.6级耀斑进行了耀斑导致的偏振信号异常研究。首次详细定量测量耀斑导致的偏振信号异常的时间、空间、强度性质。在6个区域内发现了耀斑导致的偏振信号异常。6个区距中性线平均5 Mm，平均面积为(0.6±0.4)×1017 cm2，持续时间为13±4分钟，磁场极性反转区磁场平均改变181±125 G。在这一研究中得到如下新结果：(1)在横场中也发现了耀斑导致的偏振信号异常，强度约50 G；(2)耀斑导致的偏振信号异常主要表现为磁场极性反转，但反常的偏振信号开始和结束于观测的磁通量密度的减弱；(3)耀斑导致的偏振信号异常与RHESSI硬X射线辐射的峰值相合，并多与RHESSI硬X射线足点源的位置吻合；(4)6个区域中4个区域同时伴随了真实的磁场变化。对耀斑导致的偏振信号异常与非热电子轰击和最初能量释放的关连的物理含义进行了讨论，发现耀斑导致的偏振信号异常可用于诊断耀斑中非热电了的注入过程。
4、利用搭载在Hinode卫星上的太阳光学望远镜/分光偏振计所测量到的日面中心较大的宁静区的向量磁场，我们对太阳宁静区磁非势性发展做了第一个定量研究。主要结果包括：(1)宁静太阳的磁场具有明显的非势性。整个区域的平均剪切角为40度，平均纵向电流为0.016 A m-2，平均磁自由能密度为2.7×102 ergcm-3。这些非势参量的量级与活动区相应参量的量级相当。(2)电流螺度、自由能和纵向磁场之间均存在相关性。磁非势性主要集中在靠近强纵场的网络磁元。(3)光球细链和网络亮点具有强纵场、大电流螺度和高自由能密度的磁特征。以上结论表明了具有强磁非势性的强网络磁元在加热太阳大气和传导太阳风过程中的重要作用。
论文具体安排如下：第一章引言，第二、三、四、五章介绍作者的研究工作。最后，在总结所做工作的同时，对今后的工作进行了展望。