中国太阳物理学研究进展

太阳物理学聚焦于距离我们最近,也是对我们最重要的恒星,处于天文学、行星科学、空间科学、等离子体物理学等学科的前沿交叉领域.很多基本科学问题的解决——宇宙天体磁场的起源、恒星磁活动周的演化规律和形成机制、恒星磁活动如何影响宜居环境和生命起源、如何预报太阳爆发活动以防止其对人类造成灾害性影响——都将得益于太阳物理学的突破性进展.近10年来,太阳物理学进入了多信使、全波段、全时域、高分辨、多尺度、多视角和高精度探测的时代,而最新发射的帕克太阳探针和即将发射的太阳轨道飞行器,将开启空间太阳探测的新纪元.我国首颗太阳探测卫星——先进天基太阳天文台将于2021年发射.在这重大变革的前夜,我们回顾和梳理了近10年来我国太阳物理学者在认知太阳磁场性质、低层大气精细结构和动力学,以及太阳爆发活动形成机理等方面的突出进步,并展望中国太阳物理学的发展和中国学者未来可能做出的贡献.     

太阳立体探测任务设想

太阳空间探测在太阳物理前沿科学问题研究和空间天气预报应用研究方面具有重要的意义.人类在60余年的太阳空间探测活动中,取得了一系列重要成果,但仍存在诸多根本性重大问题有待解决.太阳立体探测可以克服单视角观测的局限,获取全方位、多要素的物理数据,促进解决太阳物理中的重大科学问题.本文介绍了太阳内部结构和磁场起源、太阳活动机理研究、太阳活动的全日球空间天气效应和空间天气预报模式研究4个科学目标,太阳立体探测任务空间布局、系统组成和探测器总体设计,以及太阳立体探测任务的有效载荷配置和主要技术指标.     

太阳射电爆发准周期脉动的研究概况

太阳射电爆发是太阳耀在无线电波段的一种表现，并相当敏感地反映了耀斑的能量释放过程。本文系统全面地综述了这一个领域的研究概况。     

想说懂你不容易——太阳活动探索路漫漫

太阳出问题了吗太阳内部巨大的磁力环时常从太阳深处延伸出来,并一直冲出太阳的表面,于是太阳表面便有了一些温度相对较低的地方,它们看上去比周围暗,形成了一些斑点,这便是“太阳黑子”。“太阳黑子”反映了太阳磁场的状态,是太阳内部磁活动的“窗口”,     

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。     

与环珥系共生的太阳射电尖峰辐射

近十几年来,随着观测设备时间分辨率的不断提高,人们已逐步在米波、分米波、厦米波和毫米波段发现了太阳射电快速精细结构,并对其产生机制开展了热烈的讨论。然而与环状日珥共生的开关型快速活动群的捕获尚属首次。本文将着重介绍我们于1989年8月17日观测到的这一有趣事件的形态、特征,并给出Spikes的速率及单个脉冲的寿命等参数。同时简述与该事件相关的共生现象。     

第24太阳周将是一个低太阳周？

提出了一个简单实用的对太阳黑子数平滑月均值做比较的方法, 考虑了国际黑子数的实际计数精度和已有实测数据时间序列特征, 利用实测数据与本文推导出的比较黑子数大小的公式, 估算出2009年1月至2009年4月太阳黑子数平滑月均值的范围, 判断出第24周可能起始于2008年12月. 然后用我们发展的相似周方法与相似位相概念做出了分别适用于预报第24周上升相的时间长度和极大黑子数值的统计公式, 预测出第24周将在2013年9月至2014年5月期间出现平滑月均黑子数为60~80的最高峰, 该值远低于第23周的120.8的高峰.     

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     

探讨我国在太阳物理领域中螺度研究的进展

太阳是距离地球最近的恒星,不仅对于日地空间环境具有重要的影响,而且作为独一无二的天然等离子体实验室,有助于理解宇宙中电磁相互作用的基本过程.螺度作为描述矢量场属性的基本参量,在理解太阳物理研究的核心课题——太阳磁场的起源和磁场能量的释放机制方面具有重要意义.本文探讨了螺度的基本概念(包括磁螺度、电流螺度、运动学螺度等),以及我国太阳物理学家在螺度研究中的主要进展,并对未来太阳物理中螺度研究的问题做了一些探讨.     

太阳是地球气候的“发动机”？

一项新研究结果暗示,太阳的变动或许有助于提前几十年预测地球上可能出现的极端气候事件。太阳周期为11年,在此期间太阳活动有明显变化,太阳表面的黑子数量有明显增加。太阳周期是由太阳的磁扰动驱动的,它很可能影响地球的天气系统,特别是厄尔尼诺一南方涛动,这是一种主要跟南半球洪水和旱灾有关的周期性气候模式。科学家认为,太阳很可能是地球气候的“发动机”,     

太阳总辐照量测得新值:技术的改进与精益求精

人类一直对太阳充满好奇,并无时无刻不沐浴在她的光芒里。当了解到太阳并不像我们想象中那样明亮时,人类或许会感到不安。最新测值美国宇航局太阳辐射和气候实验卫星(SOR-CE)上的太阳总辐照监测仪(TIM)的测量以及一系列新的辐射测量实验表明,在2008年太阳活动极小期里,太阳总辐照量的最精确值是1360.8±0.5瓦/     

2000年7月14日与2003年10月28日太阳质子事件的观测比较分析

对2000年7月14日(巴士底事件)与2003年10月28日的太阳质子事件进行了对比分析, 尽管2003年10月28日太阳质子事件的峰值流量比巴士底事件的高, 但行星际观测到, 巴士底事件能量大于10和30 MeV质子的最大强度都高于2003年10月28日相应能量的最大强度. 进一步的研究表明, 巴士底事件CME驱动的激波在2000年7月14日12:00~17:00UT时间段内, 可被加速到能量大于10和30 MeV的种子粒子的数量远比2003年10月28日12:00~17:00UT期间的多. 巴士底事件CME的高度达到约14R_⊙高度时, 其驱动激波加速能量大于100 MeV高能质子的能力达到最大, 而2003年10月28日的CME在约58 R_⊙高度时其驱动激波加速100 MeV质子的能力达到最大, 此时能量大于100 MeV的通量在155 pfu左右, 比巴士底事件能量超过100 MeV高能质子的峰值通量355 pfu要低得多, 说明巴士底事件可被加速到100 MeV以上能量的种子粒子的数量比2003年10月28日的多. 太阳质子事件的峰值流量不仅取决于行星际太阳高能质子的强度, 还取决于CME驱动的行星际激波的速度和太阳风中可被加速的粒子数以及行星际的磁环境. 伴随2003年10月28日ICME在行星际形成的磁鞘捕获了大量的高能质子, 其中含能量超过100 MeV的高能质子.     

敲开新物理大门的中微子——2015年诺贝尔物理学奖介绍

 2015年的诺贝尔物理学奖颁给了Takaaki Kajita(梶田隆章)和Arthur B. McDonald,他们在分别领导的大气和太阳中微 子实验中发现了中微子振荡。这种现象表明中微子具有质量,相关实验结果是超出粒子物理标准模型的重大发现。通过介绍 这些实验以及相关的物理,以期读者对中微子研究有较为全面的了解,并对物理的知识体系和研究方法有比较清楚的认识。     

活动地块理论框架下的地震物理预报展望

中国大陆强震孕育发生的关键科学问题主要包括:从板块到断层应力加载动力学过程、区域强震活动时空演化动力学过程、大陆强震原地复发动力学过程等.上述问题在活动地块理论框架下,基本研究方向可分为周边板块边界动力加载、活动地块划分及其变形机制、活动地块边界带与区域强震演化、大陆型强震原地复发动力学模型.相应地,中国大陆型强震物理预测研究的重点研究内容主要包括:(1)从板块到断层应力的加载过程,明确大陆强震孕育发生的动力来源;(2)基于震源物理模型,研究大陆型强震变形机制,为强震地点和震级预测提供支持,可称之为基于震源物理模型的综合概率预测;(3)大陆型强震复发动力学过程以及强震破裂动力学过程,为时间物理预测提供依据,可称之为强震动力学概率预测;(4)区域断裂系统与强震时空演化,分析区域强震成组时空演化及动力机制,实现区域强震成组活动和单个断层强震的物理预测.本文根据国内外研究进展和我国地震预报业务现状,对我国大陆强震孕育发生的现象或规律进行梳理与总结,尝试描述活动地块理论框架下的地震物理预报工作方向,期望能为我国地震物理预报起到抛砖引玉的作用.     

漫话“国际物理年”

2005年,是“国际物理年”。说起“国际物理年”的由来,还得从历史讲起。100年前,在1905年,爱因斯坦先后发表了5篇具有划时代意义的论文,一年之内,为相对论的建立奠定了基础,为量子理论的发展做出了重要贡献,也为布朗运动的研究做出了重要贡献。在这些工作中,几乎可以说其中的任何一项都足以赢得诺贝尔奖。因而,1905年又被称为是物理学发展史中的“奇迹年”。也正是为了纪念这一奇迹年的100周年,全球物理学界一致呼吁2005年为“世界物理年”。这项倡议首先由欧洲物理学会(EPS)在2000年的“第三届世界物理学会大会”上提出;2002年,得到国际…     

十年黄金发展的粲物理

1974年丁肇中和Richter教授发现粲夸克被称为粒子物理学的革命,随即于1976年荣获诺贝尔奖。研究粲夸克弱衰变性质的粲物理在过去十年间取得巨大进展。首次探测到双粲重子被科技部评为“2017年度中国科学十大进展”,发现粲衰变的电荷-宇称对称性破坏被英国《物理世界》杂志评为“2019年十大突破”。中国理论与实验团队为这两项突破性进展做出了非常重要的贡献。     

1987年10月7日太阳耀斑单色像、速度场和向量磁场的同时性观测研究

一、观测资料 1987年10月7日太阳活动区NOAA/USAF 4862(N 33,E 16)在0050—0111UT间发生了一个小耀斑,极大在0055UT附近,视面积S_d=27。北京天文台的太阳磁场望远镜对这个耀斑进行了色球单色像和速度场(用Hβ谱线),以及光球单色像、纵向和横向磁场(用Fel 5324谱线)的同时性观测,取得了高质量的观测资料(见表1)。虽然这是一个亚耀斑,但在第22太阳活动周初期对它取得包括单色系、速度场和向量磁场的同时性观测,仍是十     

高中生物理问题表征的调查研究

文章采用自行设计的《高一学生物理问题表征调查问卷》,经过一系列研究表明,物理教学中应该因问题的难易程度及学生的学习水平采用不同的教学方法。     

高中生物理问题表征的调查研究

文章采用自行设计的《高一学生物理问题表征调查问卷》,经过一系列研究表明,物理教学中应该因问题的难易程度及学生的学习水平采用不同的教学方法.