分类： 天文学 提交时间： 2023-07-14 合作期刊: 《天文学报》
摘要： 太阳风的演化过程是空间物理研究中的重要课题, 高频静电波因与太阳风粒子的分布息息相关而受到广泛关注. 最新的帕克太阳探测器(Parker Solar Probe, PSP)在近日太阳风(日心距离$r<0.3$\;AU)中观测到多种高频静电波动, 为研究近日太阳风中波粒相互作用提供了新机遇. 介绍了近日太阳风中高频静电波的观测现状, 总结了各类波动的观测特征, 包括已知波动模式的宽带离子声波、电子伯恩斯坦波和多种未知模式的静电波, 梳理了各个波动可能的激发方式或自由能来源, 并对未来可能的工作方向进行了展望.
分类： 天文学 提交时间： 2023-07-14 合作期刊: 《天文学报》
摘要： 太阳风中的电磁离子回旋(Electromagnetic Ion Cyclotron, EMIC)波自报道以来, 受到了广泛的关注和研究. 由于波的频率接近质子的回旋频率, EMIC波可以通过回旋共振波粒相互作用将波能传递给离子, 并在太阳风粒子加热和加速等能化现象中发挥重要作用. 总结了太阳风中EMIC波的观测和理论研究进展, 包括EMIC波在磁云内外、磁云和行星际日冕物质抛射鞘区中的观测研究得到的一系列结果以及基于观测进行波的激发机制所取得的研究进展, 并展望未来研究太阳风中EMIC波的突破方向.
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-01-22
摘要： 随着空间探测数据的海量增长，对数据可视化和数据存取效率提出了更高的要求，需要对数据进行有效的组织和管理。本文对庞大日地球体空间，结合太阳风数据特点及采样方式，由于经向分辨率与纬向分辨率接近，径向分辨率与两者相差较大，对比分析已有的三维体剖分模型，SDOG-R格网是在SDOG格网的基础上在径向再次独立细分，该剖分模型不仅解决了球心处网格过密的问题，还满足了径向分辨率大于经纬球面分辨率的需求。同时，文中针对该网格提出了相应的编码方案。经实验验证，基于三维立体剖分的太阳风LOD空间数据模型，显著提高了大规模海量数据检索和存取速度。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-01-22
摘要： 随着空间探测数据的海量增长，为了提高数据存取效率和数据可视化效果，需要对数据进行有效的组织和管理。本文基于现有的二维表面剖分模型，结合太阳风数据特点，针对过太阳质心的黄道面和子午面，提出一种新的PDQG-R格网模型，即平面退化四叉树格网。并给出了相应的网格编码方案。该剖分模型不仅解决了日心附近网格过密的问题，还可以满足径向分辨率与经（纬）向分辨率不同步的需求，同时还能提供多分辨率层次的数据，能有效支持海量空间数据的组织管理。
分类： 天文学 提交时间： 2023-07-14 合作期刊: 《天文学报》
摘要： 磁云因其独特的磁场结构经常是重大灾害性空间天气的驱动源. 近来从磁云的边界层结构、环向通量、大尺度结构等方面关于磁云传播的动力学演化过程的研究取得了一些进展. 在磁云边界存在一个由于磁场重联而形成的边界层结构. 在磁云传播过程中, 这种发生在边界处的磁场重联可能会把磁云的磁场剥蚀掉, 进而引起其磁通量绳结构环向通量的减少以及不对称. 在磁云内部, 经常会观测到多个子通量绳结构. 这些特性各异的子通量绳可以通过磁场重联而合并, 进而引起磁云磁结构的改变. 关于磁云大尺度磁场拓扑位形的演化机制, 除了较早提出的交换重联外, 目前的研究表明在行星际空间中, 磁云边界处的重联过程也可以将磁云闭合或半开放的磁场线打开或断开. 尽管在相关研究中已经取得了较大进展, 但关于磁云传播的动力学演化过程还有许多问题尚不清楚. 在行星际小尺度磁通量绳边界也发现了边界层结构, 那么磁云是否会因剥蚀而成为小尺度通量绳? 磁云内子通量绳结构在相互作用中会不会引起某些不稳定性而导致整个通量绳系统的崩溃? 这些问题的解决还有待于进一步的理论、观测和数值模拟研究.
分类： 物理学 >> 气体、等离子体、放电物理 分类： 物理学 >> 交叉学科物理及相关领域的科学与技术 分类： 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间： 2019-03-31
摘要： 等离子体湍流（如太阳风）中体现的（矢端图）螺旋现象和信号（近似）谐振现象并不一定表示线性波动行为。不同环境下等离子体可以有不同的动力学特征，容许存在各种非线性结构。这里讨论在一定时空范围内与线性螺旋波表现类似的有单手性主导的湍动涡模态和呼吸子。前者先通过回顾最近利用扩展磁流体模型统计解特征研究太阳风中的建议得以说明；后者的具体例证还是一个开放的问题，但是我们列举各种来自水波、等离子体和玻色-爱因斯坦凝聚的信息来说明太阳风中应该存在这样的结构。
分类： 天文学 提交时间： 2023-12-15 合作期刊: 《天文学报》
摘要： 阿尔文波在太阳风中普遍存在, 对其中等离子体的加热与加速有重要意义. 从太阳风中的结构、太阳风湍流、太阳风全球模型、等离子体不稳定性(参量衰变不稳定性和火蛇管不稳定性)、太阳风的加热与加速等方面, 总结了近年来太阳风中阿尔文波相关的研究进展. 结合目前的研究趋势, 从亚阿尔文速太阳风、太阳风全球模型和太阳源区3个方向展望了未来阿尔文波的相关研究.
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-01-22
摘要： 基于Gopalswamy et al.[2001]提出的预报日冕物质抛射CME渡越时间的经验模型,选取1996-2007年间52个与地磁效应 Dst<-50nT 相关的CME事件以及10个引起特大磁暴(Dst<-200nT)的CME事件,并结合ACE卫星在1AU处的太阳风观测资料,我们分析了背景太阳风对流效应对CME到达1AU处渡越时间预报的影响.对于52个CME事件，在考虑了太阳风对流效应的影响后,预报的标准偏差由16.5小时降为11.4小时,修正后的误差分布趋向于高斯分布，并且68%事件的预报误差小于15个小时;对于10个引起特大磁暴的CME事件,考虑太阳风对流效应的影响后,预报的标准偏差由10.6小时降低到6.5小时,并且其中6个事件的预报误差小于5个小时.研究结果表明,对于CME事件,考虑背景太阳风对流效应的影响可以降低预报CME渡越时间的标准偏差,表明太阳风对流效应对预报CME事件渡越时间的重要性.
分类： 天文学 提交时间： 2023-07-14 合作期刊: 《天文学报》
摘要： 电子是太阳风粒子中最为重要的组分之一, 它可以通过多种机制对太阳风产生影响. 太阳风中的电子通常具有温度各向异性和束流两种非热平衡分布特征, 这些偏离热平衡分布的特征可以通过波粒相互作用激发电子不稳定性和等离子体波动, 激发的等离子体波动又可以通过波粒相互作用调制太阳风粒子的分布, 从而加热太阳风中的背景粒子. 因此电子动力学不稳定性在太阳风的演化过程中扮演了极为重要的角色. 详细介绍了太阳风中常见的电子动力学不稳定性, 并基于等离子体动力论, 详细介绍太阳风传播过程中所出现的各种不稳定性, 尤其是在近日球层和太阳大气区域所出现的电子声热流不稳定性以及低混杂热流不稳定性, 并分析其波粒相互作用机制, 以便更加深入地研究太阳风传播过程中的电子分布函数演化.
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2016-04-22
摘要： 太阳高能粒子(SEP)事件是一类重要的空间天气灾害性事件,如能准确预报SEP事件,人们便可以采取必要的防护措施,保障卫星、星载设备以及航天员的安全,尽可能地降低经济损失.因此,其数值预报研究在空间天气预报研究中占有很重要的地位.SEP事件中的高能粒子在不同的时间尺度内被耀斑过程或者CME驱动的激波加速,并且在被扰动后的行星际太阳风中传输,这些过程都紧紧依赖于太阳风背景场.因此获取更加接近物理真实的太阳风背景场是模拟SEP事件的重要部分,也是提高SEP物理模式的关键因素之一.我们目前的工作基于张明等发展的SEP在行星际空间传播的模型,尝试将Parker太阳风速度解及WIND飞船观测的磁场实时数据融入模型中,研究不同的太阳风速度以及真实磁场分布对SEP在行星际空间中传播的影响.通过求解聚焦传输方程,我们的模拟结果表明:(1)快太阳风条件下,绝热冷却效应项发挥了更大的作用,使粒子能量衰减的更快,而慢太阳风对粒子的通量变化没有显著影响;(2)加入观测的磁场数据时,粒子的全向通量剖面发生了比较明显的变化,具体表现在:通量峰值推迟到达、出现多峰结构、各向异性也发生一些改变.分析表明真实磁场的极性对粒子在行星际空间中传播有着重要的影响.
分类： 天文学 提交时间： 2023-07-14 合作期刊: 《天文学报》
摘要： 与太阳射电爆发相比, 通常认为频率较低的行星际射电爆发产生于远离低日冕的行星际空间. 地球电离层的截止导致地基设备无法对其进行观测. 美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration, NASA)发射的帕克太阳探测器(Parker Solar Probe, PSP)是迄今为止距离太阳最近的空间探测器. 其搭载的射电频谱仪能够对10\;kHz--19.17\;MHz频段范围内的射电辐射进行观测. PSP能够靠近甚至可能穿越行星际III型射电爆发的辐射源区, 因此使用PSP对行星际射电爆发进行观测具有前所未有的优势. 简要介绍了目前为止使用PSP的射电观测数据对行星际III型射电爆发的多方面研究, 包括爆发的发生率、偏振、散射、截止频率、可能的辐射机制和相关的辐射源区等方面的研究进展, 并讨论了其未来的研究前景.
分类： 天文学 提交时间： 2023-07-14 合作期刊: 《天文学报》
摘要： 太阳风源自太阳大气, 在行星际空间传播过程中被持续加热, 然而究竟是何种能量加热了太阳风至今未研究清楚. 太阳风普遍处于湍动状态, 其湍动能量被认为是加热太阳风的重要能源. 然而, 太阳风湍流通过何种载体、基于何种微观物理机制加热了太阳风尚不明确, 这是相关研究的关键问题. 将回顾人类对太阳风加热问题的研究历史, 着重介绍近年来我国学者在太阳风离子尺度湍流与加热方面取得的研究进展, 展望未来在太阳风加热研究中有待解决的科学问题和可能的研究方向.
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 太阳上合期间，太阳风严重影响深空通信链路，严重时可能导致通信链路中断。论述了信道与太阳之间的距离是决定太阳风对深空通信信道影响的主要因素，并分析了太阳风对信道影响的具体特征。最后，以中国的火星探测任务为背景，从理论上分析可行的抵抗太阳风影响的通信信道改善策略。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2016-05-13
摘要： 太阳高能粒子(SEP)事件是一类重要的空间天气灾害性事件,其数值预报研究在空间天气预报研究中占有很重要的地位。SEP事件主要包括3种类型:与太阳耀斑爆发相关联的脉冲型事件,与日冕物质抛射驱动的激波相关联的缓变型事件,以及同时具有缓变型和脉冲型事件特征的混合型事件。其中,缓变型SEP事件持续时间较长并且高能粒子强度较大,对这类事件的模拟是当前研究的难点。目前针对缓变型SEP事件的模拟工作业已发展了多个理论和数值模型。每个模型都对SEP加速和传播的复杂过程作了基本的假设,这些模型的模拟结果能够部分重现观测到的SEP事件特征。而若要提高预报SEP事件的能力,则需要将描述三维日冕物质抛射驱动的激波模型与描述高能粒子在行星际空间中的加速和传输的模型耦合起来,建立基于接近真实的SEP加速和传播的三维太阳风背景模拟及以激波参数为输入的SEP模型。主要回顾了缓变型SEP事件中粒子的加速和传输方面的研究进展,以及可用于获取CME激波传播参数的磁流体力学太阳风模型研究现状;综述了缓变型SEP事件的激波-粒子模型(shock-and-particle model);最后对未来工作进行了讨论和展望。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2016-05-13
摘要： 利用磁流体动力学(MHD)全球模拟结果,根据弓激波的跃变特性确定出弓激波位置,建立了一个新的综合考虑了快磁声马赫数、太阳风动压、行星际磁场强度以及磁层顶曲率半径的弓激波三维位型模型.将新模型与以往模型的模拟结果进行比较发现,新的弓激波全球模型结果可靠,解决了部分现有模型不能描述弓激波三维位型的问题.研究结果表明,在行星际磁场北向时,随着快磁声马赫数的增大,弓激波日下点距离减小,但是在行星际磁场南向时,快磁声马赫数的变化对弓激波日下点距离影响不大;弓激波位型在赤道面与子午面上存在明显的不对称性,而且随着行星际磁场的转向,这种非对称性也会发生相应改变;行星际磁场南向,B_z值较小时,子午面内弓激波位型已经不是简单的抛物线,出现了明显的类似于极尖区磁层顶的凹陷变化区.
分类： 天文学 提交时间： 2023-07-14 合作期刊: 《天文学报》
摘要： 离子回旋波(Ion Cyclotron Wave, ICW)是指频率接近离子回旋频率的一种等离子体波, 它在火星上游广泛存在, 卫星观测到的频率多在质子回旋频率附近. ICW是拾起离子时的副产物, 成为新生行星质子存在的间接标志. 火星上游ICW自1990年首次报道以来, 受到广泛的关注. 总结了火星上游ICW的研究进展, 包括ICW事件的观测、ICW的产生机制、统计性质以及将来的研究趋势.
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2016-05-04
摘要： 日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,简称CME)和共转相互作用区(Corotating Interaction Region,简称CIR)是造成日地空间行星际扰动和地磁扰动的两个主要原因,提供了地球磁暴的主要驱动力,进而显著影响地球空间环境.为深入研究太阳风活动及受其主导影响的地磁活动的时间分布特征,本文对大量太阳风参数及地磁活动指数的数据进行了详细分析.首先,采用由NASA OMNIWeb提供的太阳风参数及地磁活动指数的公开数据,通过自主编写matlab程序对第23太阳活动周期(1996-01-01—2008-12-31)的数据包括行星际磁场Bz分量、太阳风速度、太阳风质子密度、太阳风动压等重要太阳风参数及Dst指数、AE指数、Kp指数等主要的地磁指数进行统计分析,建立了包括269个CME事件和456个CIR事件列表的数据库.采用事例分析法和时间序列叠加法分别对两类太阳活动的四个重要太阳风参数(IMF Bz、太阳风速度、太阳风质子密度、太阳风动压)和三个主要地磁指数(Dst、AE、Kp)进行统计分析,并研究了其统计特征.其次,根据Dst指数最小值确定了第23太阳活动周期内的355个孤立地磁暴事件,并以Dst指数最小值为标准将这些磁暴进一步分类为145个弱磁暴、123个中等磁暴、70个强磁暴、12个剧烈磁暴和5个巨大磁暴.最后,采用时间序列叠加法对不同强度磁暴的太阳风参数和地磁指数进行统计分析.统计分析表明,对于CME事件,Nsw/Pdyn(Nsw表示太阳风质子密度,Pdyn表示太阳风动压)线性拟合斜率一般为正;对于CIR事件,Nsw/Pdyn线性拟合斜率一般为负,这可作为辨别CME和CIR事件的一种有效方法.从平均意义上讲,相较于CIR事件,CME事件有更大的南向IMF Bz分量、太阳风动压Pdyn、AE指数、Kp指数以及更小的Dstmin.一般情况下,CME事件有更大的可能性驱动极强地磁暴.总体而言,对于不同强度的地磁暴,Dst指数的变化呈现出一定的相似性,但随着地磁暴强度的增强,Dst指数衰减的速度变快.CME和CIR事件以及其各自驱动的地磁暴事件有着很多不同,因此,需要将CME事件驱动的磁暴及CIR事件驱动的磁暴分开研究.建立CME、CIR事件及地磁暴的数据库以及获取的统计分析结果,将为深入研究地球磁层等离子体片、辐射带及环电流对太阳活动的响应特征提供有利的帮助.
分类： 天文学 >> 天文学史 分类： 地球科学 >> 大气科学 提交时间： 2024-06-14
摘要： 本文描述了地球 大气、 气候变化的另外一个 重要动力来源；除了地球自身的地质活动、陨石彗星一类的外来物质，水星、金星上的轻气体和液态水也是一个重要来源。 本文 只用 天文学基本常识、 基础 物理、 化学的概念，解析了如何在太阳风的作用下，地球轨道内的水 分及其一些气态物质到达地球的过程 和途径 。也解析了 水星、 金星上的轻气体和 液态水是如何转移到地球上来的。 引申分析了和 太阳 系统相似的恒星 系统 里 出现生态大气层的机制。
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