级联激波触发的太阳耀斑理论

随着观测特征不断积累和丰富,太阳耀斑的理论模型也越来越多。空间观测的结果似乎只要求活动区磁场是双极拱形,与大量的电流片模型不一致。耀斑过程可能并不总是一种机制。本文从理论上进一步讨论太阳耀斑的级联爆发模型。对流区的波动能量转换为活动区的横向磁场能量,由于扭转不稳定性使磁能释放,并转换为激波动能,活动区激发的级联     

一种磁重联过程的数值模拟

为了理论上解释发生在太阳大气和地球磁层中的一些爆发现象(例如,太阳耀斑、磁层亚暴等),许多作者认为大尺度空间中的微弱磁场,是导致空间等离子体中这些引人注目事件的主要能源,而磁力线重联过程是自由磁能释放的重要机制。除大量的解析研究以外,有些作者还对一些特殊情况下的磁力线重联过程进行了数值模拟和实验室研究。本文将依     

太阳耀斑中的快速涨落现象

太阳耀斑是太阳物理、空间物理和地球物理共同研究的对象,它在短暂时间内释放巨大的能量,对星际空间以及地球周围环境产生很大的影响,因此太阳耀斑研究不但对了解太阳能量发射机制有帮助,对人类生活环境变化的了解也有现实意义。本期《太阳耀斑中的快速涨落现象》对太阳耀斑中各种辐射的快速涨落的观测和理论研究作了综述。     

结合主成分分析和支持向量机的太阳耀斑预报模型

太阳耀斑是剧烈的太阳活动现象之一,耀斑的预报对人类活动有着重要的实用价值.为进一步提高太阳耀斑的预报准确率,本文在综合考虑太阳黑子活动区参量、10.7 cm太阳射电流量等预报因子的前提下,提出了结合主成分分析和支持向量机的太阳耀斑预报模型.本模型的太阳黑子活动区参量包括黑子群面积、黑子群的Mc Intosh分类、活动区日面经度延伸、可见黑子数和黑子群的磁分类.本文首先对上述参量进行了合适的属性编码并归一化建模所需数据集,然后利用主成分分析方法提取出主要特征,应用支持向量机方法建立了耀斑预报模型.最后,本文将该模型预报结果与其他预报模型的结果进行了对比,结果验证了结合主成分分析和支持向量机的太阳耀斑预报模型是一种有效的预报模型.     

耀斑的日面位置与电离层SITEC的关系

利用1997－1999年GOES卫星的耀斑观测资料以及国际GPS网的GPS观测资料,对作为耀斑参数之一的耀斑同位置与电离层SITEC的关系进行了分析。结果表明：除了耀斑的X射线最大辐射通量,耀斑日面位置也是影响TEC增幅的一个重要参数。一个X射线最大辐射通量较小但其太阳经度角较小的耀斑对电离层的影响可能会强烈于X射线最大辐射能量较大但其经度角较大的耀斑。当X射线最大辐射通量相近时,耀斑距日面中线的经度角越小,耀斑对电离层的影响越大。     

太阳耀斑产生前的Hα红移速度场

太阳耀斑是太阳大气中剧烈的动力学事件.在耀斑脉冲相期间,由发射光谱谱线的红不对称性计算所得的Doppler速度已经得到了广泛的研究.Fisher通过数值模拟计算认为,红不对称性是由于色球压缩区的向下运动所致.但是,在耀斑事件之前是否存在谱线的红不对称性?它与耀斑的发生是否存在着必然的联系?这对耀斑的研究和预报有着十分重要的意义.艾国祥等人对1989年太阳AR5395活动区的28次耀斑事件的观测结果进行归纳,认为:耀斑出现在0.5—2h之前的HβDoeppler红移速度区,并位于Hβ速度场反变线的红移一侧,指出无论在耀斑前或耀斑时,色球中耀斑都具有下降流的特征.我们利用南京大学太阳塔的二维CCD成像光谱仪对1993年12月26日的1N/M1.5耀斑的爆发全过程进行了Hα的CCD二维光谱观测,特别是,在耀斑初相(04:02UT)前44min(03:18UT)也获得了一幅Hα二维光谱图像,这在太阳的二维光谱观测中是十分宝贵的.所采用的Hα谱线宽度为～1.0nm,每个象元对应为0.0042nm,在图像狭缝方向的分辨率为2”00,图像视场为2.’77×1.’33.图1分别展示了耀斑爆发前,脉冲相和主相的Hα蓝翼-0.1nm等强度轮廓图.     

太阳耀斑预报研究进展

太阳耀斑是指发生在太阳表面局部区域中突然和大规模的能量释放过程.它是空间环境的主要扰动源,对地球空间环境造成很大影响.太阳耀斑预报是空间天气预报的重要组成部分,对其研究具有重要的实用价值和科学意义.现有的大部分太阳耀斑预报模型是从观测数据提取预报因子,利用各种统计和数据挖掘技术建立预报因子与耀斑发生之间的关系模型,利用建立的模型对未来时间的耀斑发生进行预报.在预报研究中,预报因子、预报方法和预报模型是3个主要研究领域.其中预报因子的选取和数据处理尤为重要,是建立预报模型的前期工作.预报因子主要采用太阳黑子、磁场参量和分形因子等.预报方法包括统计方法、机器学习方法和数据同化方法.统计方法在早期的耀斑预报建模中用的较多,随着数据挖掘技术的发展,越来越多的机器学习方法应用到预报模型中并取得了较好效果.而近期发展的数据同化方法有更好的模型修正能力.预报模型早期基本使用静态模型,后来发展起来的动态模型具有更强的优势;而自组织临界模型在物理方面给了耀斑发生更多的解释.本文分别从这3个方面总结了耀斑预报的研究进展,结合中国科学院国家天文台太阳活动预报中心的工作,评述了一些重要的研究成果.最后,对未来的研究方向进行了总结和展望.     

太空中的磁爆

在地球大气层边缘发生的强烈磁爆是一种罕见的能源爆炸的结果———电流高速穿过稀薄的电离气体(等离子体 ) ,正是这种等离子体形成了磁球。磁爆的寿命可从 1个半小时至几天 ,能在天空产生明亮的极光 ,有时会干扰卫星通信。为了探索磁爆中磁能的高速释放 ,这一点类似于太阳大气中的爆炸———耀斑 ,它已让科学家困惑了近 4 0年。最近 ,人们用一种新的理论试图阐明爆炸中的磁能释放 ,该理论足以证实 :啸声干扰波是能量释放中的主角。遍及宇宙的磁能 ,其离子化气体的涡动与发电机的工作原理相似。等离子体的运动放大了磁场 ,使磁场发生扭曲和…     

1989年5月3日太阳微波爆发中的准周期脉动

关于太阳射电辐射中快速涨落的机制问题目前尚无定论,对存在于其中的准周期脉动的研究也刚刚开始。Kosugi等人指出,在耀斑脉冲相中,电子和离子同时被一连串的准周期脉冲所加速。同时,能量释放过程也可能是某种周期性的。这种周期性脉动可能作为某种MHD或等离子体过程的结果。例如,两个电流环聚合的不稳定性,可能是电子和离子的快速准周期加速的机制。周期脉动也被解释为激波通过磁通管时触发的MHD驻波的周期性变     

新方法可提前24小时预测太阳耀斑

<正>预测太阳耀斑是困难的,因为我们并不清楚耀斑如何被触发。虽然在耀斑发生时,望远镜可以观测到并提供一些警告,但高能粒子可以在短短8分钟内到达地球——这不但可能会危及宇航员的健康,而且还会在我们作出反应之前就损坏卫星。近日,一个日本研究团队利用与太阳耀斑相关的强磁场设计的"卡帕方案",可以在太阳耀斑发生前数小时预测其发生。研究团队将该方法应用于2008年至2019年期间的数据,结果能够提前24小时预测9个最大的耀斑(被称为"X级耀斑")中的7个。这种预测太阳耀斑的新方法可以让我们在太阳耀斑发生前提前做好准备,规避潜在风险。     

基于自动特征提取方法的太阳耀斑预报模型

在太阳耀斑预报模型中,首先需要从原始观测数据中提取刻画太阳活动区特性的物理特征参量,然后使用统计或机器学习方法寻找物理特征参量与太阳耀斑发生的关系,以达到建立太阳耀斑预报模型的目的.其中,太阳活动区物理特征的提取在整个建模过程中发挥着重要的作用,活动区物理特征的优劣直接决定着预报模型性能的高低.然而,随着机器学习技术的发展,机器学习方法中的深度学习算法能够从原始数据中自动提取特征,并建立预报模型.本文利用深度学习方法建立了一个太阳耀斑预报模型.与先提取活动区物理参量、再建立预报模型的传统机器学习方法相比较,本文所建立的预报模型具有更好的预报性能.     

太阳爆发今年最强耀斑

<正>4月15日,美国宇航局公布了一些令人惊叹的太阳图片。图片显示,今年最大规模的太阳耀斑已经爆发。此次太阳耀斑于4月11日猛烈爆发,导致地球上的无线电暂时中断。科学家表示,今年是以11年为周期的太阳活动极大年,本年中最猛烈的太阳耀斑还未发生。此次太阳耀斑被核定为M6.5级太阳风暴,这是中等级别的太阳耀斑。M6.5     

1981年5月16日双带大耀斑的H_α观测

1981年5月16日07:57.5UT(世界时),日面活动区SESC 3106群产生一个有强质子事件的双带大耀斑,0848 UT时极大,面积为1333(以太阳半球面积百万分之一为单位),耀斑在日面位置为N12°、E14°(160°L),持续2个多小时,耀斑伴有Ⅱ型(2级)和Ⅳ型(3级)     

太阳中子事件的观测特征与中子能谱的计算

太阳中子事件是与耀斑活动相关的偶发性即刻粒子事件, 主要表现为地面宇宙线探测装置的计数瞬时突增. 太阳中子携带着爆发源区的物理信息: 耀斑大气的元素组成、大气高度、磁场的会聚程度以及磁流体湍动等. 相对于其他带电粒子, 中子能够不受太阳磁场和行星际磁场的束缚而直达地面. 目前, 对太阳中子事件的理论研究, 主要是通过蒙特卡罗模拟, 考虑太阳耀斑环中磁场的螺旋角散射作用和磁镜效应, 计算耀斑磁环模型里各向异性中子的产生与太阳大气高度、时间、角度和能量间的关系, 计算逃逸中子的角分布和能谱, 以及逃逸到地球附近中子的能谱. 观测方面, 主要是结合地面中子监测器记录的超出时间与空间探测到的g射线核谱线发射峰值的时间差, 利用飞行时间方法(Time of Flight Method), 考虑中子监测器的探测效率和中子在地球大气中的衰减因素, 反演日面处的中子能谱. 本文依据已确定的10例太阳中子事件, 评述基本的观测特征, 介绍相应的观测仪器, 探讨太阳中子能谱计算的两种方法(观测法和模型法), 比较不同方法获得的计算结果; 并依托羊八井太阳宇宙线探测装置(中子监测器、太阳中子望远镜), 报道对太阳中子的初步交叉探测特征(1998年11月28日GLE事件和2005年1月20日GLE事件), 指出目前亟待解决的问题.     

色球耀斑起源的新机制

太阳活动第21周峰年期间对耀斑色球蒸发过程的观测和证认被认为是太阳物理史上的重大发现之一.为了从理论上解释色球蒸发过程,近年来有许多作者在耀斑大气动力学模型方面做了大量工作,如文献[1—3].动力学模型要求,在耀斑初始能量自日冕上层释放传到色球顶层引起色球物质加热向上蒸发的同时,应有相当一部分物质向下运动,这后一过程被称为色球凝聚.理论上预言的色球凝聚是这样的一种结构,它是一个以每秒几十至一百公里速度向下运动的薄层,其密度和压力比周围可高达2个数量级,温度则因模型而异,但一般总在     

耀斑引起的行星际激波传播特征的三维益面

在日地关系的研究中,耀斑引起的行星际激波(以下简称耀斑-激波)在日地空间的传播是人们十分关注的课题之一。多年来由于空间飞船测量局限在黄道面附近,诸如激波的形状、传播的方向特征和减速等基本问题是了解得很不够的。然而这些问题对于研究太阳耀斑活动事件,对地球物理环境的变化却具有头等的重要性。本世纪七十年代中期由于行星际闪烁技术的发展,人们开始尝试利用这种IPS观测来研究黄道面以外空间耀斑-激波的传播特性。Pinter     

前沿

正12年来最强太阳耀斑爆发2017年9月6日19时53分,中国科学院国家空间科学中心监测显示,太阳爆发X9.3级大耀斑,引发太阳质子事件和日冕物质抛射。这是太阳自2005年以来最强的一次爆发活动,开启了新一轮太阳风暴的序幕。耀斑是太阳大气局部区域突然变亮的活动现象。伴随     

太阳爆发对产妇分娩影响初探

2000年前后,太阳活动将进入第23周高峰年.太阳耀斑爆发引起宇宙环境的突然改变,将产生一系列的生物效应.自2O世纪20年代以来,关于“太阳-生物圈”问题的大量研究已表明,人体的许多生理指标都受到太阳活动的调制.本文从优生角度回顾、调查并分析了在第22太阳活动周期间,太阳耀斑爆发(简称太阳爆发)对产妇分娩的影响,发现     

两维实时耀斑和活动区色球速度场

1987年7月23日,世界时06h左右,用太阳磁场望远镜配置CCD图象接收与处理系统,对怀柔太阳观测站编号为87036黑子活动区(日面坐标为S21,E38)进行了观测,取得了1级左右耀斑及其活动区的系列磁场和速度场资料。 观测区域为4′×5.3′,CCD象元为500×582,每个象元对应太阳上0.5″的细节。单幅图象积分时间为40s左右,磁场分辨率为±15G,色球速度场灵敏度为±30 M/S左右。以     

耀斑-激波在日球子午面内的传播特征

一、引言 近太阳空间,同耀斑一类日冕瞬变过程相联系的高速等离子体物质和背景介质之间是否存在重要的动力学相互作用过程,是了解日地系统能量传输过程的关键问题之一,具有初边值的意义,该问题于70年代中期提出,由于空间观测的局限,一直进展甚微,近几年来,我国一些研究工作发现,耀斑-激波在于午面内的传播,将由于双极冕洞磁场位形(近太阳为盔形)