背景及扰动太阳风的太阳周变化——基本参数及密度参数

在地球轨道附近,日球参数的变化有两种性质不同的太阳周变化。第一类是冕洞周变化,它主要决定着太阳风粒子的质量、动能及热能的输出。在日冕结构寿命最长的年分,太阳风的流密度和动能与内能密度都达到最大值,太阳通过太阳风向日球大量输送质量、动能和热能。第二类是黑子周变化。它主要决定着太阳风的内在特征,尤其是磁场对太阳风的控制作用。在黑子活动极大年,太阳风的磁能与动能密度比、磁压与热压比都增大至极大值,与黑子数成正相关关系。     

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     

不同高度处极尖区位置对地磁偶极倾角的依赖程度

由于太阳风与地球磁层相互作用以及地磁偶极倾角的存在,地球磁层极尖区的位置在不断变化.这种变化不仅与太阳风参数的扰动变化有关,而且与地磁偶极轴运动状态有关.关于极尖区位置对地磁偶极倾角的依赖程度问题,已有不同的作者根据不同     

Ulysses观测的太阳风结构的三维MHD模拟

Ulysses是迄今为止第一次沿独特的日球纬度方向考察日球高纬度空间区域的飞船. 1994年9月～1995年6月首次从南极向北极的快速穿越过程中, 观测到子午面内太阳风除黄道面附近 ( 20o区域外, 高纬度区域存在大范围高速流. 以该期间具有一般性和代表性的Carrington 1893周的太阳源表面磁场及K-日冕亮度的观测为依据, 将太阳表面的特征结合到模式的初边值中, 用三维MHD模式模拟得到了与Ulysses的观测基本一致的太阳风结构. 结果表明源表面磁场和等离子体数密度的分布是形成这种结构的主要原因, 采用的三维MHD模式具有模拟子午面太阳风大尺度结构的能力.     

非均匀引力场中的磁静力平衡

等离子体的磁静力平衡方程在太阳物理学中得到了广泛的应用,很多太阳物理现象(例如太阳黑子、宁静日珥等)皆可用磁静力平衡方程来近似处理。Low讨论了均匀引力场中二维非等温的磁静力平衡,并用来研究了宁静日珥的结构船。Hu、Hu和Low应用小参数展开法研究了非轴对称的磁静力平衡,并用以解释了太阳黑子的纤维结构。我们曾讨论过磁静力平衡和热平衡之间的耦合,得到了均匀引力场中热平衡和磁静力平衡的自洽解。但是,当研究一些大尺度的太阳物理现象时(例如日冕的结构),必须要考虑到引力场随距离的变化,即引     

关于极盖吸收事件的能量下限

极盖吸收(PCA)事件是低能太阳宇宙线质子进入地球极区上空电离层,使极区D层电子浓度增加,从而增强了它对无线电波的吸收,形成极盖电波通讯中断,它甚至会影响到臭氧层和极区的天气过程。PCA事件之后也往往跟随着地球磁暴和电离层骚扰,在全球范围内影响着无线电短波通讯,因此它是一种重要的地球物理扰动现象。     

认识太阳

太阳的半径为69．6万公里,它的体积是地球的130万倍,半径是地球的109倍。一架喷气式超音速飞机在一个小时内可从上海飞到北京,而在太阳表面上飞一圈则需整整一百大。太阳到地球的平均距离为1496亿公里,这个距离叫做1天文单位。光线从太阳时刻地球上需要8分钟,所以我们在地球上看到的太阳其实是8分钟以前的太阳。太阳每时每刻都在释放巨大的光和热。它每秒钟辐射出的总能量约3.8×10焦耳,其中的二十二亿分之一到达地球的大气顶层,一部分被反射回太空,一部分被大气吸收,只有小部分到达地面,但这足以使方物生长。太阳在一年内辐射到…     

资源一号卫星星内粒子探测器对高能粒子辐射的观测

利用资源卫星上搭载的星内粒子探测器累计5 年左右的资料, 总结了在太阳同步轨道780 km高度上高能粒子通量的一般分布特征, 作为首次对卫星内部高能辐射环境的连续监测, 资料分析对比确认了卫星内外高能粒子辐射经过换算后的一致性, 测量到的通量变化与太阳活动和质子事件有直接的关联. 外辐射带高能电子辐射强度与Dst指数的变化对应很好, 相关性分析表明二者之间一般有3 d左右的延时, 而大的磁暴造成的高能粒子的注入则通常发生得很快, 与Dst指数变化可在同一天发生. 另外, 在宁静时极盖区很少出现高能电子和质子, 上述几年数据的统计表明, 只当太阳质子事件发生时, 高能质子和电子才出现在极盖区.     

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.     

未来十年的天体探索目标——美国太阳以及空间物理环境第二个十年计划

为了更好地了解太阳活动规律以及来自太阳等离子风暴是如何影响地球或太阳系中的其他行星等,不久前,一份由超过85位科学家编制的美国未来空间天气计划,在提出如何完善空间预报监测网的同时,确定了具体的科学探索目标以及未来数年如何实施空间天气研究的多项建议。8月8日,美国国家研究理事会在华盛顿召开了新闻发布会,通报了美国未来十年太阳和空间物理环境优先部署的主旨调查报告(2013～2022)。发布会现场,报告起草委员会(下称委员会)主席、科罗拉多大学的丹尼尔·贝克(Daniel Baker),副主席、密歇根大学的托马斯·祖尔布肯(Thomas Zurbuchen)向到会的科学家、政府官员和媒体记者阐述了报告中的诸多亮点。     

太阳耀斑期间向日面电离层相关扰动现象与分析

利用2000年7月14日太阳大耀斑期间向日面电离层GPS观测资料，对电离层此次耀斑的响应进行了研究，观测到了向日面电离层总电子含量（TEC）时间变化曲线的小同步扰动结构，扰动幅度的量级在10^15m^-2左右。通过与耀斑期间GOES卫星的软X射线辐射通量进行对比，对这些同步扰动结构进行了分析。结果表明，这些同步扰动确实存在于电离层，并与太阳耀斑辐射的演化特点有直接的关系。由软X射线辐射通量没有类似扰动的事实，可以认为该扰动主要是由于耀斑期间远紫外辐射存在的类似扰动引起的，且同步扰动发生的区域主要在电离层F区。     

太阳活动的超长期变化

本文介绍时标超过一个太阳周(约11 a)的太阳活动超长期变化的研究概况.对于与太阳活动变化有关的太阳自转是否有过变化的问题,也作了阐述.文中着重介绍了我国学者在这些研究领域的贡献.     

行星尺度纬圈平均风扰动的传播与南北极涛动

全球大气变量可以物理分解为纬圈和时间平均的气候对称部分、时间平均的气候非对称部分、行星尺度纬圈平均的瞬时对称扰动和天气尺度瞬时非对称扰动.本文分析了对流层顶行星尺度经、纬向风扰动在季节内和年际尺度上的变化,及其与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)、北极涛动(AO)和南极涛动(AAO)之间的关系.结果表明,来自热带对流层顶的年际行星尺度纬向风扰动与赤道ENSO循环有联系,并通过异常的经圈环流传播到副热带、中纬度和极锋对流层顶.来自热带对流层顶的季节内(40~60 d)行星尺度纬向风扰动也可以通过异常的经圈环流向赤道外传播到副热带和中纬度.来自两半球极地对流层顶的大气季节内行星尺度纬向风扰动可以向高纬度传播.AO和AAO是这些行星尺度环流扰动在中高纬度传播与叠加的结果.     

我国日食射电观测与研究

直到目前,人们对太阳射电缓变分量和宁静分量的了解比起射电爆发来说知道甚少.尽管大型射电望远镜、多种干涉仪和综合孔径射电望远镜已问世多年,但是投入太阳射电观测与人们的要求相差甚远.而日食射电观测的机会又不多,因此太阳射电天文学家总是抓住日食观测机会,采用多波段、高空间分辨率观测来不断了解和认识射电太阳的大小和形状,宁静太阳的亮度分布特性,缓变源的大小、高度、结构以及它们的频谱特性等等.下面介绍日食射电观测特点及我国日食射电的观测与研究.     

月球磁场是怎样产生的

随着宇航科技的不断发展,人类不仅对地球磁场有了更深刻的认识,而且还发现太阳及太阳系九大行星中的水星、火星、木星、土星、天王星、海王星都存在着不同强度的磁场. 星球磁场为什么如此广泛地存在?是怎样产生的?以往的观点认为,星球磁场是由于其内部熔融铁核中流体对流引起的电流所产生.假如是这样,与地球相毗邻的,体积、质量等都和地球相似的金星,也应同样具有磁场.事实上,金星是没有磁场的.     

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Maunder极小期之前的太阳自转

Eddy曾于1976年根据对历史上黑子、极光、~(14)C含量和日冕形状的分析,重新肯定了存在Maunder极小期(1645—1715年)这一事实,并且提出了太阳活动11年周期在Maunder极小期间和它之前可能并不存在的论点。同时,他们还从直接测量1642—1644年间的黑子观测描图,得到了Maunder极小期之前的太阳自转速度比现在快的结论,并且认为太阳自转的这     

电离层与太阳活动性关系

秉含着不同时间尺度的太阳电磁辐射变化无疑会调制电离层. 作为电离层物理的核心 问题之一, 电离层对太阳活动性的依存关系是认知电离层结构与演变的基础. 本文简要地综 述最近一些年在电离层的太阳活动性依赖特性方面取得的进展, 涉及的内容包括: (1) 在太阳 辐射的观测与太阳活动指数方面, 以电离层研究的视角评述了太阳活动指数存在的问题, 统 计证实了太阳活动指数与EUV 辐射通量间的非线性关系, 以及改进太阳活动指数的一些努 力; (2) 阐述了在不同高度电离层的太阳活动性依赖性的工作进展, 特别是最近的统计研究发 现, 随着太阳EUV 辐射通量变化, 电离层电子密度变化趋势与所在纬度、季节、地方时和高 度有关, 可区分为准线性、放大和饱和3 种类型, 取决于不同的主控物理过程; (3) 太阳活动 历史序列和23/24 太阳活动周极低展示出太阳活动性存在极端现象, 讨论了太阳辐射极端条 件下的电离层状态; (4) 在电离层的耀斑响应方面, 对全球观测数据的分析研究揭示出耀斑期 间电离层响应与一些太阳参数的统计关系, 特别是修正了以往关于电离层响应与天顶角无关 的错误论断. 利用电离层模式成功模拟了耀斑期间电离层响应的季节、地方时变化和高度差 异等的观测特征. 以上相关工作有助于理解电离层的基本过程, 并为电离层建模、预报和相 关工程应用提供指导.     

太阳射电SVC迴旋共振辐射模型

太阳射电缓变成分(ZVC)是产生于迴旋共振辐射和轫致辐射的联合机制.由于迴旋共振辐射在该联合机制中占压倒优势,因而我们计算了它在单极黑子活动区中的一个模型.在本文模型中,活动区上空的物理条件(电子密度、电子温度和磁场)从黑子中心到附近宁静区连续