太阳高能粒子的日冕逃逸时间与日冕加速源

太阳高能粒子事件爆发的初期, 太阳高能粒子的加速地点在日冕. 由于太阳高能粒子的观测主要在1 AU附近, 因此, 太阳高能粒子的日冕加速源只能依靠综合观测的资料来推测. 目前太阳高能粒子日冕加速源的研究主要通过研究太阳高能粒子的谱、太阳高能粒子的电荷态、太阳高能粒子的日冕逃逸时间, 并结合多波段的观测资料等方法来开展. 太阳高能粒子日冕逃逸时间的计算是研究太阳高能粒子日冕加速源的重要方法之一, 也是常用的方法之一. 结合大量的太阳高能粒子观测与研究事例, 该文详细介绍了太阳高能粒子日冕逃逸时间计算得到的一些重要研究结果, 同时也介绍了每一种方法的特点. 结合典型的相对论太阳高能粒子事件的研究事例, 讨论分析了利用太阳高能粒子日冕逃逸时间推测得到的几个相对论太阳高能粒子事件日冕加速源和可能的实际加速源, 指出了利用太阳高能粒子的日冕逃逸时间推测太阳高能粒子日冕加速源时可能存在的问题.     

2009年7月22日日全食的日冕结构

日冕是太阳的外层大气,其高温等离子体外流而形成太阳风,又发射很强的紫外和X射线辐射,日冕活动严重地影响日地空间环境.日冕结构与太阳活动有密切联系.2009年7月22日发生21世纪最壮观的日全食,是观测研究日冕的良机,但由于全食带地区大多阴雨而受挫,幸好在个别天气好的地方可拍摄到高质量的日冕数码像.本文选取其中部分像,进行数字图像处理,结合SOHO卫星LASCOC2所观测的当天的外冕图像进行分析,揭示日冕的一些结构,得到日冕两极和赤道的亮度径向平滑分布.2009年是第24个太阳活动周期的开始年,虽然太阳活动水平仍较低,但比去年的极小期活跃得多,日冕结构有较明显的变化,不仅显示赤道区比两极区延展,即使东西赤道区和南北极区也有较大差别.赤道东侧的冕流,尤其赤道北的大冕流很显著,南极区比北极区的冕羽由更多的极射线组成.日冕赤道区和极区的亮度径向分布接近于去年的太阳活动极小,但赤道东西方向的亮度分布差别较去年小,南极与北极方向的差别也较小.这些日冕特征也显示在日冕等亮度图上.     

无反射投影特征边界条件及其在非对称日冕结构数值模拟中的应用

对文献中常用的无反射投影特征边界条件进行了改进,消除了磁场分量为零处的奇异性而引起的数值振荡,并使之编程时更易于实现.然后,将这种边界条件应用于非对称日冕结构数值模拟,得到了稳定的日冕定态结构.     

无反射投影特征边界条件及其在非对称

对文献中常用的无反射投影特征边界条件进行了改进，消除了磁场分量为零处的奇异性而引起的数值振荡，并使之编程时更易于实现。然后，将这种边界条件应用于非对称日冕结构数值模拟，得到了稳定的日冕定态结构。     

日全食——日冕的观测研究

日全食是观测日冕的最佳机会。壮观的日冕显示复杂的形态结构和活动现象。日冕发射很强的紫外线和X射线,高温物质不断外流而形成“太阳风”,还常发生强烈的“日冕物质抛射事件”。日冕活动严重地影响空间环境和太空天气,因此日冕的观测研究成为对航天和地球有意义的热门领域。     

冕环的自动检测算法和宽度统计分析

冕环是日冕结构的重要组成部分,对冕环的尺寸及形态学的研究有助于我们更好地认识冕环的内部结构,同时也为进一步理解日冕构造、日冕活动区演化、日冕加热、日冕磁场和日冕等离子体属性等相关问题提供线索.本文以冕环的自动检测算法和基于自动检测算法的冕环宽度统计为研究目标,首先,提出了一种有效的基于匹配滤波和非锐化掩模增强的冕环自动检测算法.其次,使用所提出的算法对太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory, SDO)的大气成像组件(Atmospheric Imaging Assembly, AIA)的图像和高分辨率日冕成像仪(Highresolution Coronal Imager, Hi-C)的图像中的冕环进行检测,并将检测结果与目前性能表现较优的算法——Oriented Coronal Curved Loop Tracing(OCCULT)的检测结果进行对比,以说明本文算法能检测到更多的冕环.进一步地,获得所有检测到的冕环的主轴和其局部方向,提取、计算和统计分析了它们的横切面轮廓宽度.最后,得到如下结论:(1)本文的冕环检测算法优于现存的性能较优的冕环检测算法OCCULT,因此可以进一步用于除了冕环宽度统计以外的其他与冕环相关的科学研究中;(2)与基于OCCULT算法的环宽统计结果相比,大样本统计结果更具有普适性,且证明了基于OCCULT算法的环宽统计结果对精细结构环宽样本的缺失导致其统计结果的不完整;(3)环宽统计结果进一步证明,相比于高分辨率的Hi-C, AIA/SDO的分辨率不足以分辨大部分的精细结构冕环.     

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.     

2008年8月1日日全食的日冕结构和亮度分布

日冕是太阳的外层大气, 日冕活动影响日地空间环境和太空天气以及地球. 日全食是观测研究日冕的良机. 在2008年8月1日的日全食期间, 我们用CCD照相机与天文望远镜组合拍摄了一系列日冕像和日面偏食像. 本文选取部分图像, 进行数字图像处理和分析, 给出初步结果, 揭示日冕的一些活动结构, 测定日冕两极和赤道的亮度径向平滑分布. 虽然太阳活动处于极小期, 但日冕结构仍是不对称的, 不仅显示赤道区比两极区延展, 即使赤道东、西和南、北极区也有较大差别. 赤道东侧的冕流, 尤其东南方的大冕流很显著. 南极区比北极区的冕羽由更多的极射线组成, 这些结构也可由他人观测的及SOHO卫星的当天日冕图像佐证. 日冕赤道区和极区的亮度径向分布接近于Van de Hulst的太阳活动极小期模型, 但存在因日冕结构而比该模型的明显偏离, 这些日冕结构也显示在日冕的等亮度图上.     

日冕磁场诊断公式的改进

日冕磁场是日冕大气中最为重要的物理量,也是理解太阳耀斑起源及其能量传输的关键。微波爆发的大多数情况是由中相对论性电子与日冕磁场相互作用的产物,因而这种辐射谱包孕着日冕磁场和高能电子的重要信息。一般说来,这种辐射的严格理论表达式十分复杂,以致无法直接从谱观测资料反演磁场强度B。1982年,Dulk和Marsh给出了一组回旋同步加速辐射的近似式后,人们尝试着利用其中的谱极大频率v_(peak):     

日全食时的日冕光学观测

日冕是太阳的外层大气, 不仅其高速外流的高温等离子体形成太阳风, 而且还常发生强烈的日冕物质抛射(CME), 发射很强的紫外和X射线, 日冕活动严重地影响日地空间环境和太空天气以及地球, 观测研究日冕的结构和活动有重要的科学意义和应用价值. 日冕的光学亮度只有日轮光球的百万分之几, 日全食是观测日冕的最有利时机. 本文综合评述日冕的各种形态特征和结构性质、活动规律及其观测研究进展, 有助于在2009年及以后的日全食时更好地拟定观测方案, 以便获得有成效的科学观测资料, 促进有关课题的深入研究.     

电子迴旋脉泽不稳定性增长率的计算机模拟

太阳微波射电爆发中Spike辐射作为一种特殊的射电活动早已为人所知,Spike辐射渊源于日冕源区中波粒的相互作用和共振.许多太阳物理学家已研究了Spike辐射的物理原因,如Melrose和Dulk,赵仁扬和史建魁等都作了很多有益的工作.一般认为日冕源区中非热电子的损失锥分布是不稳定的,当它们的分布函数发展为(?)f/(?)p>0时,某种模式的电磁波将被激发.上式中f为非热电子分布函数,P为动量空间中某独立坐标.这时被激发的电磁波     

太阳活动区推迟演化的一种可能的解释

太阳活动区通常以黑子群为标志.对活动区的光学,射电观测表明,在不同层次(高度)上,太阳活动区的活动有不同的表现.例如,黑子的转动、耀斑活动、厘米波射电现象(缓变辐射和爆发)、米波Ⅰ型源等,分别属于光球、色球、低日冕和高日冕这些不同层次上的太阳活动现象.观测表明黑子转动与耀斑产生率有推迟相关.Kai指出,在厘米波缓变源与米波Ⅰ型源之间存在着时延1—2天的推迟演化相关.我们通过对1972年8月(McMath 11976)活动区的研究,证实了Kai的结论,并且指出这种相关不仅表现在Ⅰ型源强度极大时,而且还有演化曲线上更为细致的相关.我们对于1970—1972年共计三年的米波Ⅰ型源的统计研究     

一种端到端的日冕物质现象检测新方法

日冕物质抛射与日冕活动、空间天气以及许多行星际的扰动有着密切的联系,其检测对于空间天气防灾减灾具有重要意义.现有方法通过人为定义特征或利用简单阈值的方法进行CME检测,对弱CME或暗CME的检测效果差.为了解决这一问题,本文提出了一种端到端的日冕物质抛射检测方法:通过引入卷积神经网络,自动提取适应于描述日冕物质抛射检测的图像特征,并基于这些自动提取的特征建立日冕物质抛射检测模型.该过程不需要人为参与特征的选择及分类规则的设定,可以方便地实现数据到结果的端到端的映射.实验结果表明,在本文构建的测试数据集上可以得到98.05%的准确率,并以2007年5月的观测数据为例,检测了26个普通CME事件中的24个事件,得到了优于当前常用日志的效果.因此,本文方法可以有效地进行日冕物质抛射检测.     

天赐良机——我国将见两次日全食奇观

自古以来,日全食天象就特别令人瞩目.大多数人在一生中也难得有机会目睹日全食奇观,就那么短短几分钟,明亮的日轮突然被看不见的月球完全遮住,日全食发生了,天昏地暗,日轮周围瞬间呈现红玫瑰色彩的太阳大气色球层,更仔细瞧,银灰色的广延日冕也显现出来,种种奇景美不胜收!百闻不如一见,很多人不惜长途跋涉,赶往发生日全食地区去一饱眼福.     

一种日冕物质抛射的形成机制

日冕物质抛射(CME)是一种频繁出现的太阳物理现象,它与耀斑、爆发日珥有着密切的关系.观测资料表明,与耀斑有关的CME具有较高的速率,通常可达500—600km/s以上.观测结果还发现,CME附近发生的耀斑往往在CME爆发之后出现,这表明可能不是由耀斑直接驱动CME.     

美宇航局公布太阳爆发及日冕雨壮观影像

据美国宇航局网站报道，美国宇航局负责太阳动力学观测卫星（以下简称SDO）项目的科学家公布了最令人吃惊的太阳影像，这些影像是此前任何人未曾见到过的。现在，他们又公布了一段有关太阳爆发以及日冕雨的影像。     

太阳宇宙线的等效扩散系数

当前太阳宇宙线传播问题的研究中有几个值得注意的问题是:粒子在行星际空间的扩散系数或平均自由程究竟是多少?粒子是如何输运至联结日地的行星际磁力线上的,是靠日冕传播还是行星际横向扩散?本文试图利用我们得到的无限均匀介质中各向异性扩散对流方程的量纲分析解叫来讨论这个问题.     

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.     

约会21世纪最壮观的日全食

2009年7月22日，一场壮观的日全食将上演，中国将成为2132年以来时间最长的一次日全食东道主国家。日全食带绵延几百千米宽，它将覆盖我国长江中下游流域。在日全食时，天空将出现3-7分钟完全黑暗的情景，且越往东日全食时间越长。除了白昼变得如同黑夜一般外，市民还能看见日冕、色球层等与太阳有关的奇异景观。     

磁光Bragg衍射中的接地效应

使用表面磁导率法得到任意偏置磁化金属覆层波导中的静磁波传播方程, 并结合磁光理论分析了接地效应对基于静磁表面波的磁光Bragg衍射的影响. 计算表明, 通过恰当设置金属与磁性YIG薄膜间距可以大幅提高磁光衍射效率; 而调整偏置磁场方向还可以进一步增强接地效应对磁光衍射的影响; 同时分析发现, 由接地效应引起的衍射效率峰值对应的频率点与静磁表面波零色散点基本重合, 即表现出弱色散特性; 而该效应也可提高基于磁光Bragg单元的射频频谱分析能力. 因此, 接地结构的磁光衍射器件在微波通信、光信号处理等方面具有广泛的应用前景.