关于太阳风中大尺度涡旋波的几点注记

赤道面上行星际磁场的扇形结构曾被解释为太阳本体磁场向行星际空间的延伸。最近,我们从太阳的偶极子基本磁场出发,证明扇形结构可能是由随太阳共旋的大尺度涡旋波引起的,提出了一种解释行星际磁场扇形结构的新模型。然而,在具体的分析中采用了某些过份     

非均匀等离子体中磁流体力学间断的稳定性

在地球磁层、行星际空间以及星际空间中,存在着许多磁流体力学间断结构,例如磁层顶、行星际磁场的扇形边界、I型彗尾的边界、日球层顶等。很多作者已对这些磁流体力学间断的稳定性作过大量研究。在这些研究中,或者将定态场视为分区均匀的,或者考虑了过渡区或边界层中基态物理量在间断面法线方向上变化,这些假设都是对真实空间环境的一种     

人类首次观测到“行星际激波”

<正>近日,美国宇航局(NASA)的一组航天器终于观测到了科学家搜寻多年的一个现象:行星际激波。据了解,NASA通过"磁层多尺度任务"项目(MMS)观测地球周围的磁环境。该项目依靠4枚相同的航天器合作绘制正在发生的空间现象。在该项研究中,科学家剖析了2018年1月在磁场中发生的这个特别有趣的现象——行星际激波,即不断从太阳流出的带电     

太阳风速度的混沌现象

随着非线性动力系统理论的发展,分形理论已成为研究自然界复杂现象的一个有力工具.分形在空间尺度上存在的标度不变性,同样可以在时间尺度上存在.一些作者已应用此法研究了太阳黑子数和地球变化磁场等太阳和空间参量的分维和混沌特征.对于太阳和地球之间的广阔区域,太阳风速度是描述行星际空间动力学的重要参数.本文的目的就是试图利用由行星际闪烁(IPS)观测得到的太阳风速度资料,探讨行星际空间系统的分维和混沌性质.     

太阳质子的上升时间、等效扩散系数和平均自由程

扩散系数K或者平均自由程λ是讨论宇宙线传播特性的重要物理参数。根据粒子在行星际空间传播的模型,分析太阳宇宙线事件资料,所求出的等效扩散系数或平均自由程,往往远大于根据粒子在随机场中散射的理论分析行星际磁场功率谱所定出的系数(称之为JC系数)。这种分歧的原因尚未得到合理的解释。我们曾经初步地讨论过这个问题。鉴于在     

“祝融号”探测火星表面磁场

<正>火星全球性磁场的消失致使火星大气缺少了一道保护屏障,大气和水更容易被太阳风携带到行星际空间中,影响了火星早期生命的宜居环境.火星岩石剩磁记录着火星磁场的历史信息,是揭示早期火星液核发电机的状态、火星内部热历史和动力学过程等火星内部物理的窗口^[1].因此,火星磁场探测对理解火星宜居环境演化过程具有重要的科学意义.     

耀斑引起的激波在大日心距离处的传播

目前行星际激波的研究大多集中在距太阳1AU的空间范围,对于大日心距离(2—3AU以远)激波的研究尚停留在实验研究阶段,尚缺乏理论上的研究。根据大量的空间观测事实,我们初步认为行星际空间可以划分为具有不同动力学过程的三个区域:(1)近太阳空间——压缩-减速区。激波以大约2000公里/秒的高速进入太阳近空,声马赫数M》1,由     

太阳爆发的结构和机制研讨会在南京成功召开

正太阳爆发活动是指太阳大气中磁场的剧烈变化引起的各类等离子体加热、加速和辐射增强现象,主要表现形式为日冕物质抛射和太阳耀斑,前者可抛射出巨量的磁化等离子体至行星际空间;后者可在短时间内释放出大量的高能粒子与辐射.它们是导致日地空间灾害性天气事件的重要源头.太阳爆发的研究涉及到多个重要的科学问题,包括磁     

内磁层中行星际激波激发的超低频波对“杀手”电子和能量离子的快速加速

辐射带中的能量电子与离子是首要的空间天气威胁. 理解这些粒子如何在辐射带中被 加速是空间物理学的主要挑战之一. 本文总结了行星际激波在内磁层激发的超低频(ULF)波 对“杀手”电子与能量离子的快速加速的最新进展. 甚低频(VLF)波-粒子相互作用被认为是电 子加速的主要机制之一, 这是因为电子回旋共振容易在VLF 波频率范围内发生. 最近, 运用4 颗Cluster 卫星的观测, 发现在行星际激波作用于地球磁层之后, 辐射带中的能量电子几乎立 即被加速, 并且加速过程持续数小时. 传统的加速机制是基于VLF 波粒相互作用加速电子至 相对论能量, 时间尺度长达数天, 因而无法解释我们的观测. 进一步发现行星际激波或太阳 风压强脉冲, 与更加小的动压变化, 对辐射带动力学起到无法忽视的作用. 行星际激波与地 球磁层相互作用会产生许多重要的空间物理学现象, 包括能量粒子加速. 由行星际激波作用 引起的辐射带能量电子的快速加速的机制包括3 个组成部分: (1) 由与激波相关的磁场剧烈压 缩引起的初始绝热加速; (2) 与不同L 壳层被激发的极向模ULF 波造成漂移-共振加速; (3) 与 ULF 波相关的快速衰减的电场引起的粒子加速. 粒子最终会获得净加速, 因为它们在上半个 周期获得的能量多于在下半个周期损失的能量. 本文得到的结果对理解在地球Van Allen 辐 射带中的能量粒子加速有了新的认识, 同样也可以被应用于行星际激波与其他行星的相互作 用, 例如水星、木星、土星、天王星和海王星, 以及其他有磁场存在的天体.     

背景及扰动太阳风的太阳周变化——超声及无量纲参数

在日球空间宁静及扰动期间观测到的太阳风基本参数、粒子及能量密度和流密度具有不同的太阳周变化。其中,宁静日太阳风速度V、温度T、行星际磁场总强度B的年均值有明显的双峰太阳周变化,峰值出现在黑子极大年(1968)和冕洞极大年(1974)。但是扰动日年均     

太阳——地球物理学和它的未来

太阳—地球物理学是从研究太阳对大气层的电磁辐射和粒子辐射作用以及研究地球磁场而发展起来的。太阳—地球物理学最初研究电离层、磁暴、极光和太阳的闪光。目前,太阳—地球物理学包括许多发生在太阳大气中的现象,导致物质和能量经行星际空间向地球转移的复杂过程。众所周知,在电离层变化的各种类型与在行星际空间中太阳的起源过程是紧密相关的。类似的依赖关系表现在地球上的天气条件的变化。可惜,太阳—地球物理学不包括气象学。然而,人们还是研     

螺环不稳定性对日冕物质抛射至关重要吗?

<正>作为主序星的太阳,其内部结构大体是稳定的.核心区的氢聚变反应为太阳提供了持续而比较恒定的能源,维持其3.828×1026 W的电磁辐射、8.8×1024 W的中微子辐射,以及往外输运的太阳风.然而,由于原初磁场[1]以及太阳表面以下0.3倍半径范围内(即对流区)较差自转的存在,在发电机过程[2]及磁扩散的共同作用下,对流区底部的磁场发生着周期性的变化.当其磁场强到一定程度,便会经由太阳表面而浮现到太阳大气中,并导致各种空间尺度和不同能量的爆发现象,如太阳耀斑、暗条爆发、日冕物质抛射等.其中,日冕物质抛射是尺度最大的剧烈爆发现象,     

太阳在银河系中所处的环境

太阳带着太阳系天体在银河系的星际空间中穿行,一团团的星际介质不断地吹过我们整个太阳系,它们与太阳风相互作用,对包括地球在内的太阳系天体所处的环境产生影响,而太阳风起着“保护”太阳系内层行星免受我们在银河系中所处环境某些变化影响的作用。     

关于平面上宽过去马氏性的注记

一、引言和定义 关于两参数过程的马氏性,有各种不同的定义。这主要是因为所考虑的过去不同。即使只考虑宽过去,仍然有几种马氏性的定义。例如文献[1]中的*-马氏性;文献[2]中的宽过去马氏性;文献[3]中给出、文献[4]中略加改变的另一种宽过去马氏性(我们将称为弱的宽过去马氏性)。还有文献[5]中给出、文献[1]中略加改变的L-马氏性。在研究两参数随机微     

亚暴的卫星观测及其与SWMF模型的比较研究

利用密西根大学空间环境模拟中心的SWMF (space weather modeling framework)模型对亚暴事件首次进行预测模拟, 并结合Geotail和Cluster卫星数据对模拟结果进行了验证. 该亚暴事件发生在2004年9月28日22:08 UT时刻, 由美国宇航局IMAGE卫星极光观测仪器记录. SWMF能够有效地耦合磁层、内磁层和电离层区域, 由太阳风行星际磁场驱动. 研究表明, SWMF模型能较好地预测亚暴期间磁尾磁场和电离层电流大尺度的变化, 太阳风行星际磁场参数从ACE卫星到模型外边界的时间延迟方法的准确性对模型结果有较大影响, 最后对亚暴的触发机制进行了讨论并指出模型需要改进之处 .     

窄带可调谐滤光器在太阳磁场测量中的应用

磁场测量是太阳科学观测中最重要的一部分,围绕磁场展开的相关研究是太阳物理的研究热点.磁像仪是一种可以进行高分辨磁场观测的精密测量器件,在地基和空间太阳观测中得到了广泛的应用.窄带可调谐滤光器是磁像仪获得窄带光的核心光学部件,其特性会对磁像仪的性能产生影响.滤光器分为两大类,具体可包括4种结构,不同结构具有不同的性能特征,可根据磁像仪的需求进行选择.本文调研了国内外著名地基、球载、空间太阳磁场望远镜,总结了太阳磁像仪中常用的各种窄带可调谐滤光系统的实现方式,滤光器的结构、原理、轮廓特性以及在磁像仪中的应用场景,归纳了不同太阳磁像仪滤光系统的设计特点和关键技术,以期为未来太阳磁像仪滤光系统的研制提供参考.     

高经度处Ⅲ型爆发源同行星际磁场线的关系

一、引言 近几年,太阳射电观测技术发展如此之快,以至于能在空间测量出0.03至1AU(2MHz—30KHz)处的Ⅲ型爆发源位置。在这方面的先驱工作者是Dulk等人。1980—1981年,他们用ISEE-3飞船上的射电天文接收机成功地测量出120个Ⅲ型爆发源的位置,从而得出了行星际磁场线的纬度分布,见图1。     

c~n空间中多面体域上的Leray-stokes公式

在文献[1]中我们考虑了c~n空间中一类有界域即所谓多面体域,并在其上建立了解析函数的积分表示。本文给出多面体域历上可微函数的积分表示,即Leray-Stokes公式,从而写出多面体域上方程解的积分表示. 若函数是定义在c~n中有界域R的闭包上,且能表成     

太阳风、外空磁场及低能带电粒子探测之进展

自从1957年苏联发射第一个人造卫星以来,在空间物理方面最重要的成就无疑是内外辐射带的发现。辐射带的形成、结构,以及它的变化规律,是近年来空间研究最活跃的问题,它和外空介质磁场以及地磁场的分布有密切的关系。外空及行星际间介质是等离子体、带电粒子在磁场的作用下的行为以     

中国科学院国家天文台太阳物理研究20年

中国科学院国家天文台自2001年成立以来,汇集了与太阳物理有关的创新研究队伍和观测基地,是我国规模最大的太阳物理研究群体,拥有理论研究、观测分析和设备研制等综合优势. 20年来,国家天文台成功运行着多通道太阳磁场望远镜和太阳射电宽带动态频谱仪等世界一流的观测设备,研制了全日面太阳光学和磁场监测系统及明安图射电频谱日像仪(Mingantu Spectral Radioheliograph, MUSER)等新一代观测设备,正在研制中红外太阳磁场精确测量观测系统(accurate solar infrared magnetic measuring system, AIMS)、我国首个空间太阳望远镜ASO-S(Advanced Space-based Solar Observatory)的有效载荷全日面磁场望远镜(full-disk magnetograph, FMG)、米波-十米波射电频谱日像仪和行星际闪烁射电望远镜等新设备.本文着重回顾近20年国家天文台研究人员取得的一系列开拓性研究成果或亮点研究进展,进一步展望未来我国太阳物理界将主要在太阳磁场、太阳射电和深空太阳探测方面进行的重点突破,推动在太阳和日地物理中解决科学难题,包括太阳磁场与太阳周的起源、日冕加热、太阳爆发起源及其对日地空间环境的作用和影响等.