日冕物质抛射与太阳耀斑的时序关系分析

日冕物质抛射表现为在短时间内快速地由日冕向外抛射出大量等离子体物质,这些物质进入星际空间,特别是日地空间,会对日地空间的磁场分布造成影响。采用自1996年1月3日至2009年7月31日的太阳耀斑和日冕物质抛射的样本,对日冕物质抛射和耀斑的时序关系进行分时间窗口统计研究。结果表明对于耀斑而言,日冕物质抛射与其有密切的时序关系且耀斑级别越大时序关系越密切。而对于日冕物质抛射而言,耀斑与其没有密切的时序关系,这可能是所选取的样本中包含大量太阳背面日冕物质抛射所致。这一结论可以用于日冕物质抛射预报。     

太阳的立体观测

本文分析了太阳物理研究的核心问题以及观测需求的发展趋势,阐述了对于太阳的立体探测尤其是太阳磁场的立体观测在科学上的必要性,预期了这样的观测对太阳物理研究将产生的重大影响.并同时介绍了我国太阳物理界所达成的未来(2035/2050)太阳活动立体探测计划,该计划将围绕三位一体的立体探测展开,即立体观测太阳磁场、立体观测太阳高能辐射、立体多波段观测太阳耀斑三维结构和日冕物质抛射等.     

Alfven波对日冕的随机湍动加热

来自太阳光球层的Ａｌｆｖｅｎ波沿着日冕环的拱形磁感线两足向上传播，在冕环的顶部两反向传播的波相遇，强烈的不稳定性可能激发起等离子体湍动。Ａｌｆｖｅｎ波的能量可能转移给快磁声波并衰减和耗散。在一定条件下可以形成无碰撞波；当粒子的热速度接近于无碰撞波的相速度时，可以通过朗道阻尼引起的无碰撞随机湍动加热，使日冕等离子体湍动区的温度迅速上升，对日冕平均温度的增加有一定的贡献，是日冕快速加热的重要机制。     

日冕物理的辐射磁流体数值模拟研究

太阳的最外层大气日冕中发生着多种活动现象,如耀斑、日冕物质抛射、日珥、冕雨等.为了深入研究这些活动现象的非线性物理过程,通过辐射磁流体数值模拟,构建多维数值模型是主流的研究手段之一.数值模拟日冕等离子体的宏观行为需要求解磁流体力学、辐射、热传导和加热等物理过程.首先简要介绍了求解这些物理过程的主流数值算法.求解磁流体力学方程组的数值格式由网格界面值的重构方法、黎曼问题近似解法、磁场散度控制方法和时间积分方法等部分组成.之后,综述了辐射磁流体数值模拟对太阳活动区磁环、耀斑、日珥和冕雨等日冕中的活动现象的研究进展.     

太阳空间探测的过去与未来

在简要回顾国际太阳空间探测历史的基础上,结合我国太阳空间探测的现状,重点阐述了我国天文界近年来开展太阳空间探测规划研究情况,并就未来发展,简要介绍了规划中拟开展的深空太阳天文台、先进天基太阳天文台、空间甚低频观测阵、立体观测太阳磁场、高分辨太阳X射线成像望远镜、以及空间站候选项目—高灵敏度太阳高能辐射探测等计划.     

日冕磁场与等离子体综合探测望远镜

太阳物理研究亟待解决的重大核心问题包括了太阳爆发、日冕加热和太阳风加速等机制.揭示这些现象背后的发生和发展规律将为空间灾害性天气预报和相关天体物理研究提供精确有效的模型.建议设计的日冕磁场和等离子体综合探测望远镜(COronal Magnetism and Plasma ASsembled Scopes,COMPASS)由口径为1.26 m大型日冕磁场探测望远镜(COronal Magnetism Probing Telescope,COMPT)、口径为0.30 m中型二维成像光谱日冕仪(Two-dimensional Spectroscopic Diagnosis Coronagraph,TSDC)以及安装在COMPT上的0.09 m的口径小型Lyot日冕仪(COMPASS-SC)组成.COMPT主攻高度范围0.05–0.65太阳半径(R_(Sun))内矢量磁场和热动力学参量精确测量,TSDC聚焦在(0.10–1.50)R_(Sun)高度范围内对日冕等离子体的各项物理参量进行诊断以及提供全方位日冕结构和演化监测,而COMPASS-SC为COMPT提供其积分视场观测区域定位以及大视场日冕演化监测.这一组3台日冕仪功能互补互联,集中测量(0.05–1.50)R_(Sun)高度范围的矢量磁场和热动力学参量分布及其演化.由于其创新性设计,COMPT建成后不仅将成为国际上最大口径的折射式望远镜,也将成为第一台具有高偏振测量精度的多条谱线同时偏振成谱成像的日冕仪,而TSDC首次将白光偏振成像和谱线二维(线偏振)成像光谱测量功能集于一身.本文首先概括了COMPASS的科学需求和国外仪器的发展态势,然后从总体设计思想和理念、光机电初步设计等方面对COMPASS进行介绍,并特别阐述了围绕科学目标而做出的创新性仪器设计.     

太阳爆发的抵近探测

本工作将介绍一项具有重大科学和实际意义的深空探测任务,这项任务的顺利实施将允许我们在一个前所未有的近距离上以遥感和实地探测手段相结合的方式观测和研究一颗恒星的磁活动以及磁重联区域.首先,我们将首次直接进入太阳风暴的核心能量释放区——磁重联电流片内部,对其中的磁场耗散、能量转换、带电粒子加速等重要过程的细节进行精细实地测量和研究.其次,我们将对太阳风暴,即日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection, CME)的物质成分和内部结构进行直接探测,帮助我们深入研究和了解CME的爆发机制和其中的物质来源;实地探测快CME前面的快模激波,被磁重联和CME激波加速的带电粒子及其所产生的电磁辐射.第三,我们将在离开太阳5-10个太阳半径的距离上直接测量日冕磁场-太阳活动的能量来源.第四,利用成像和光谱观测手段,我们能够近距离地观测和研究太阳高层大气中的动力学过程.目前在地球附近对日冕常规观测的分辨率在1.5′′,甚至更差,而通过抵近观测可以将同样设备的分辨能力提高5-30倍,将为我们提供在地球附近无法获得的太阳超清晰图像以及相应的物理信息,让我们在一个前所未有的平台上来研究、认识和了解距离我们最近、对我们最重要的恒星,从而解决太阳爆发和日冕加热等长期困扰太阳物理研究领域的难题.这也将使我们获得唯一的、能够对发生在恒星大气中的磁重联过程进行直接或者是抵近探测的机会!     

冕流波及其冕震学应用研究综述

本文综述了我们近两年来在冕流波(Streamer Waves)现象研究方面的进展。冕流波是由日冕物质抛射(CME)和冕流结构相互作用所激发的、沿等离子体片向外传播的波动过程,是迄今发现的最大尺度的日冕波动现象。冕流波被解释为由冕流等离子体片片状结构所支持的快体积扭曲模式。基于这一理解,我们结合有关的太阳风速度和数密度方面的观测限制,发展了一种新的冕震学方法,可利用波动参数的观测结果推断冕流等离子体片区域在3-10太阳半径范围的阿尔芬速度和磁场强度的径向剖面。我们还在第23太阳活动周内找到了8例较好的CME-冕流摆动事件,其中5例被认定为冕流波事件。比较这些事件发现,导致冕流波激发的CME都具有很高的喷发速度和角宽度,CME与冕流大都从侧面发生相互作用,且作用的最初位置大都位于C2视场的底部或下方,所有正面CME均伴有耀斑现象。这些共同观测特征为我们理解冕流波的激发条件提供了线索。     

非耀班期日冕瞬变的湍动加速

利用等离子体湍动理论,推导出了等离子体随机湍动加速的加速度公式．利用此公式可以求出一定条件下的日冕瞬变的平均加速度．该计算结果与观测事实符合．     

冕洞面积与绿日冕亮度间的一些统计关系

研究了冕洞面积与绿日冕高度在太阳活动２０，２１，２２周中的一些关系：１）冕洞总面积的最大值，最小值出现在绿日冕亮度差率为一些定值处；２）当冕洞总面积是最大或最小值时，绿日冕亮度减小为０．３１～０．６１相对强度单位或０．１０～０．１１相对强度单位。     

1997年3月9日日食时的日冕结构和光度测量

在１９９７ 年３ 月９ 日日全食时, 我们于黑龙江省漠河市（ 西林吉） 作了一系列日冕的照相观测不同感光的日冕像上显示出赤道东西的宽冕流、两极区冕洞、极羽和２０ 多条极射线等结构特征本文综合一些日冕像的形态结构和亮度测量结果,给出日冕的形态结构图、等亮度图、两极区和赤道区东西的亮度分布图     

中国巨型太阳望远镜

建设中国下一代大型地面太阳望远镜是我国太阳物理学科的共识.与当代1 m量级口径的地面大型太阳望远镜相比,下一代地面大型太阳望远镜更关注太阳和恒星物理的基本问题,对分辨率和磁场测量精度提出了更高的要求.计划中的中国巨型太阳望远镜是一架分辨率口径达到8 m,有效聚光面积不小于20 m2的望远镜,可探测太阳大气的基本结构及其演化.中国巨型太阳望远镜将为人类最终解决恒星磁场的起源、日冕加热等基本物理问题提供详尽的观测证据,为准确预报空间天气提供必要的理论和观测依据.     

2002年诺贝尔物理奖与中国人擦肩而过

2002年诺贝尔物理奖的一半授予美国的Ray moudDavis和日本的MasatoshiKoshiba,以表彰他们分别在探测太阳中微子和大气 μ 中微子时 ,获得的超出粒子物理标准模型的结果 ;另一半奖金则授予美国的RicardoGiacconi,以表彰他领导研制成世界上第一个宇宙X射线探测器 ,开辟了X射线天文学的研究领域 ,以及随后获得的许多重要成果。然而 ,人们可能不会想到 :这项诺贝尔物理奖原本很可能大陆科学家是有份的。一、R.Davis的成就人们知道 ,核聚变是太阳能的源泉。在总结多年对太阳观测的基础上 ,理论上发展了一个标准的太阳模型(StandardSolarMod…     

SOLARC日冕磁场反转特征探讨

随着近来红外探测技术的发展, 对日冕磁场的高灵敏度测量方法已成为可能．在常规红外观测中的一个紧要任务就是要解释各种不同的Stokes信号分别能代表什么样的日冕磁场. 采用完全Stokes参量的谱线轮廓, 首次成功地展示了位于光球上的一个简单且稳定黑子的日冕磁场结构. 文中进一步指出基于非完全偏振数据的分析可能会导致结论非唯一. 如从圆偏振数据得到的磁通量反转特征, 可能对应日冕中的一个或多个拱形环系前凸或后凸的顶点部分. 这一结论比之前人们想像的情形更为复杂. 为了准确地找出日冕红外辐射源区空间位置, 我们需要综合利用和分析圆偏振和线偏振数据.     

2003年6月13日太阳耀斑事件的多波段分析

2003年6月13日04:30(UT),中国科学院国家天文台怀柔观测站的太阳射电频谱仪在1～2/2.6～3.8/5.2～7.6 GHz射电波段上观测到太阳耀斑爆发.几乎在同一时刻,RHESSI在硬X射线波段、TRACE在极紫外波段、SOHO/MDI也观测到这一爆发事件.分析了整个耀斑过程,得到以下3个结果:1)射电爆发过程中出现了几个反向漂移结构,频漂速度为200～800 MHz·s-1,电子的运动速度为1 000～6 000 km·s-1.2)硬X射线爆发与射电爆发之间关系非常密切.在50～100 keV波段,2个磁足点均有HXR爆发,其中一个足点的磁场较另一足点的磁场强;而在12～25keV波段,HXR爆发源只有1个.3)EUV爆发过程中源运动的空间尺度与射电爆发中电子运动的空间尺度一致,它可能反映了射电源的源区尺寸.通过HXR源与射电源之间的关系来确定射电源可能存在的空间位置.     

冕流的白光偏振

研究了日冕白光冕流的偏振特性，包含：典型冕流的偏振度随日心距增大的变化；冕流白光高度在同一日心距处沿日面位置角的分布；不同日面纬度处冕流的偏振器；冕流中偏振亮度分布的不均匀性。     

强制制冷对镁等离子体中类氦离子能级上粒子数反转的影响

采用高Z冷等离子体强制冷却热蕊镁等离子体的方法,获得了镁的类氦离子在软射线区域的粒子数反转证据。并提出了一种简单、方便又能避开涉及绝对标定的数据处理方法,定量地给出了各种等离子体参数和软X射线激光的增益参数。     

天体物理和实验室等离子体的紫外线和X射线光谱学

天体物理和实验室等离子体的紫外线和X射线光谱学，引起许多学科专家的兴趣。本书收集了1992年2月在美国加里福尼亚伯克利召开的第十次天体物理学会上，来自世界各地的专家的报告文章。     

基于统计学习技术的太阳质子事件预报模型

结合太阳耀斑与日冕物质抛射参量作为预报因子建立太阳质子事件预报模型。描述太阳耀斑的三个特征参量包括耀斑峰值流量、持续时间和耀斑维度;太阳质子事件的三个特征参量分别为CME宽度、CME速度和测量位置角度。首先使用信息增益率评价各参量对质子事件发生的重要度,结果表明相比于耀斑峰值流量和持续时间,CME宽度和速度对质子事件发生具有更高的重要性。基于上述参量,应用线性Logistic回归方法建立质子事件预报模型。对模型进行检测并与只选用耀斑参量的预报模型的预报结果进行比较,结果显示采用耀斑结合CME参量的预报模型具有较高的预报准确率和较低的虚报率,尤其对于质子事件发生的报准率提高较多(67.5%上升到90%)。实验结果验证CME参量作为预报因子的有效性。     

2003年10月与11月两次主要日冕物质抛射事件的空间天气效应比较

研究了分别发生在2003年10月28日和2003年11月18日的两次相似的强烈日冕物质抛射(CME)事件.通过比较这两次CME事件以及它们的行星际响应,分析了其伴随的两种主要空间天气效应:太阳高能粒子事件和地磁暴.这两次CME事件均伴随有一个强耀斑和一次暗条爆发,并且之前都有一个较弱的CME从同一源区产生.第一个CME事件引起了一次极大的太阳高能粒子事件,而第二个则没有引起明显的太阳高能粒子事件.这两次CME事件均引起了大的地磁暴,且第二个CME所引起的地磁暴比第一个CME所引起的地磁暴更强.通过比较分析这两次CME事件,以及与之相关的活动现象和对应的行星际磁云(MC),讨论了这两次CME引起不同空间天气效应的原因:形成不同强度的太阳高能粒子事件在于CME爆发过程中的能量释放率在这两次事件中显著不同,而地磁暴强度的差异则是由行星际MC轴的方向以及MC经过地球时的相对位置不同造成的.