太阳耀斑中3He富化的理论

概述了太阳3He富化的一个完整的两阶段加速模型。具有适当带电状态的太阳粒子 ,例如3He,电子和一些重离子主要由频率为ω =2Ω3He的氢回旋波所加热。这些被预热的粒子进而在费米加速过程中被加速到高的能量。这一自洽的模型解释了加速的各个方面 ,并预言了粒子的丰度 ,加热离子的带电状态 ,以及其能谱与观测相符和的结果。     

脉冲型耀斑中阿尔芬波湍流加速3He和重离子机制探讨

基于在^3He丰富事件中，高能^3He和重离子具有相似的幂律谱分布这一观测结果，通过数值求解Fokker-Planck方程，探讨经阿尔芬波湍动速后的离子分布随时间的演化特征。计算结果表明：加速源区的等离子体密度和阿尔芬波湍动能量密度对粒子能谱分布起主要作用，如果取加速源区等离子体密度n=(0.1-1)10^10cm^-3、磁场强度B=50-100Gs、湍动能量密度为0.4-2ergs cm^-3，则在1秒左右的时间内，湍动阿尔芬波能够将^3He和重离子加速到10MeV/nucleon量级，能谱指数为2.0-3.5。理论计算与观测结果基本一致。     

太阳大气中动力学阿尔文波的产生与加热研究进展

动力学阿尔文波是垂直波长接近离子回旋半径或者电子惯性长度的色散阿尔文波.由于波的尺度接近粒子的动力学尺度,动力学阿尔文波在太阳和空间等离子体加热、加速等能化现象中起重要作用.因此,动力学阿尔文波通常被认为是日冕加热的候选者.本研究工作深入、系统地调研了太阳大气中动力学阿尔文波的激发和耗散机制.基于日冕等离子体环境,介绍了几种常见的动力学阿尔文波激发机制:温度各向异性不稳定性、场向电流不稳定性、电子束流不稳定性、密度非均匀不稳定性以及共振模式转换.还介绍了太阳大气中动力学阿尔文波的耗散机制,并讨论了这些耗散机制对黑子加热、冕环加热以及冕羽加热的影响.不仅为认识太阳大气中动力学阿尔文波的驱动机制、动力学演化特征以及波粒相互作用提供合理的理论依据,而且有助于揭示日冕等离子体中能量储存和释放、粒子加热等能化现象的微观物理机制.     

利用TALYS计算太阳耀斑伽玛射线

太阳耀斑伽玛射线能谱是加速粒子与太阳大气介质原子碰撞的结果,它是研究太阳耀斑中加速粒子和高能电子最为直接的手段.通过分析伽玛射线能谱,可以获得耀斑过程中加速粒子的成分、能谱、角分布及太阳大气元素丰度等重要信息.TALYS程序是一套模拟核反应的软件,对核反应过程中的所有信息均能完整地描述.利用TALYS计算得到了完整的太阳耀斑伽玛射线的核反应截面数据,开发了一套新的耀斑伽玛射线谱计算程序.详细介绍了耀斑伽玛射线计算的理论模型,并简单探讨了耀斑伽玛射线的特性,为未来的耀斑伽玛射线能谱分析奠定了理论基础.     

太阳风离子尺度湍流与太阳风加热

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.     

基于磁流体力学模拟的太阳高能粒子物理模式研究进展

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事件的激波一粒子模型(shock-and-particle model);最后对未来工作进行了讨论和展望。     

太阳大气等离子体的电流研究

该文讨论了太阳大气等离子体中电流的成因和对各种爆发活动的作用和影响,对目前的研究现状和存在的问题进行了分析讨论,指出虽然磁场是太阳物理观测和研究的关键要素,但是电流也是理解能量的传输与耗散、不稳定性的驱动和激发、等离子体的加热和粒子加速等太阳物理过程的重要概念.该文还提出了一个定性的改进电路模型,认为电流主要产生于太阳内部的发电机过程,同时电路在日冕部分的环形磁场位型也将产生部分新经典电流,通过磁通量管流入太阳大气,并在日冕区域通过磁场重联等过程释放能量.对该模型尚待解决的问题也进行了简单讨论.     

色球和日冕的MHD加热机制

扼要地介绍了色球和日冕加热问题的研究历史。随着空间太阳观测技术的进步，人们认识到色球和日冕加热机制主要与MHD过程有关。因此，在本文中着重介绍四种MHD色球和日冕加热机制：（1）阿尔芬波；（2）MHD湍动；（3）场向电流；（4）磁重联。由于这四种加热机制的有效性都需要通过高分辨率观测来判定，所以空间太阳观测对于研究色球和日冕加热问题具有重大意义。     

太阳耀斑理论研究中的几个方面新评注

本文着重叙述太阳耀斑的初始不稳定性方面的问题，先简述了一下耀斑的观测事实，从这些事实出发自然导致了目前流行的或大家基本共识的耀斑初始不稳定性－快速磁重联。进而人重联谈到粒子加速和各电磁辐射以引出耀斑现象的多样性，以便为研究类太阳天体中的耀发现象提供一些借览知识。     

太阳中微子问题

文中从中微子物理学、太阳中微子的探测、标准太阳模型的建立等方面对太阳中微子问题的提出进行了回顾。各为太阳中微子探测器测量结果不同程度的偏低，以及不同类探测器测量结果之间的矛盾，使得人们对太阳中微子的研究表现出浓厚的兴趣。对太阳中微子问题可从粒子物理和天体物理两个方面进行研究。文中分别对这两个研究领域中提取的企图解决太阳中微子问题的模型作了简要评述。     

90年代太阳模型和太阳震荡研究进展(I):太阳模型研究进展(英)

太阳模型的研究是了解太阳整体结构和性质的极为重要的手段。90年代以来太阳模型研究取得了进展。随着MHD及OPAL物态方程的引入,理论上的太阳振荡频率与观测值的差别已大为减小,而考虑湍流频谱分布的局域对流理论和三维流体动力学模拟结果可对太阳内部对流能量传输过程有更深刻的理解．以前所发现的理论模型与反演结果得到的初始氦丰度的差别已能由扩散过程加以解释,而太阳表面锂丰度亏损问题也可以由扩散过程或早期演化星风来加以解决,太阳中微子问题则似应由粒子物理而不是天体物理来解决。     

日冕电子加速的诊断—多频射电高时间分辨率观测结果

一个太阳耀斑约含数千个微耀斑［１］，每个微耀斑以热的，低频波和加速粒子的形式释放能量。耀斑期间大部分能量的释放是通过电子加速转移的结果，然而电子加速是在耀斑前相开始，并在整个耀斑持续期间继续保持。在耀斑发展的不同相期间伴有各种各样的射电辐射现象（及其它波段共生现象），多波段射电观测和比较可以给出有关电子加速过程和耀斑自身发展的重要信息，尤其可检测加速开始的时间和频率部位（目前仍为太阳物理的前沿）。微耀斑能量的瞬时释放可能是引起不同类型快速精细结构的原因，射电毫秒级尖峰辐射是起因于连续能量释放的证据，其辐射源位于或靠近能量释放区［２］，公认射电辐射的快速结构是日冕电子束的特征信号［３，４］，所以今后使用高时间和高频率分辨率的宽带频谱仪同时观测可详细地探测加速过程，从而对预耀斑的加热和初始能量释放，耀斑的逐步建立和演化都具有重要意义。本文介绍几个典型事件，包括射电尖峰脉冲辐射，类尖峰辐射和短时标漂移结构     

日冕电子加速的诊断—多频射电高时间分辨率观测结果

一太阳耀斑的约含数千个微耀斑，每个微耀斑以热的，低频波和加速粒子的形成释放能量。耀斑期间大部分能量的释放是通过电子加速转移的 结果，然而电子加速是在耀斑前相开始，并在整个耀斑持续期间继续保持。本文介绍几个典型事件，包括射电尖峰脉冲辐射，类尖峰辐射和短时标漂移结构。     

太阳爆发探测小卫星高能暴谱仪

太阳爆发探测小卫星(Small Explorer for Solar Eruptions,简称SMESE)是中国法国合作小卫星.SMESE计划在下一个太阳活动峰年(-2011年)发射上天,同时观测太阳上两类最剧烈爆发现象:耀斑和日冕物质抛射(CME),瞄准当代科学的前沿课题,同时兼顾空间天气学的应用需要.高能暴谱仪(High Energy Burst Spectrometer,简称HEBS)是太阳爆发探测小卫星上3大主要载荷之一,采用世界最新高能量分辨LaBr3闪烁探测器,观测太阳10 keV-600 MeV的高能辐射.其能量分辨优于3.0%@662 keV,高于目前通用闪烁探测器的2倍以上,可望在耀斑和CMEs的能量释放,粒子加速,以及耀斑和CMEs之间的关系研究方面取得突破.     

磁重联电流片的参数变化对电子加速的影响

通过采用试验粒子的方法,研究了在有引导磁场Bz存在的磁重联电流片中,电子被super-Dreicer电场Ez加速后的运动特征.首先,考虑了引导磁场恒定且与电场有不同方向时对粒子加速的影响.在这种情况下,Bz方向的改变直接改变了电子的运动轨迹,使其沿着不同的路径离开电流片.在Bz和Ez同向时,高能电子的pitch-angle接近于180°.然而,当2者反向时,高能电子的pitch-angle接近0°.引导磁场的取向只是使电场有选择地对不同区域的电子进行加速,不会最终影响电子的能量分布,最终得到的能谱是普遍的幂率谱E-γ.在典型的日冕条件下, γ大约等于2.9.进一步的研究表明γ的大小依赖于引导磁场及磁重联电场的强弱,以及电流片的尺度.随后,也研究了包含多个X-点和O-点电流片中被加速粒子的运动特征.结果表明X-点和O-点的存在使得粒子被束缚在加速区并获得最大的加速,而且最终的能谱具有多幂率谱的特征.     

色球和白冕的MHD加热机制

扼要地介绍了色球和日冕加热问题的研究历史。随着空间太阳观测技术的进步，人们认识到色球和日冕加热机制主要与ＭＨＤ过程有关。因此，在本文中着重介绍四种ＭＨＤ色球和日冕加热机制：（１）阿尔芬波；（２）ＭＨＤ波动；（３）场向电流；（４）磁重联。由于这四种加热机制的有效性都需要通过高分辨率观测来判定，所以空间太阳     

太阳紫外高分辨观测

对近年来的紫外空间观测仪器（包括在研项目）作了扼要介绍，并对一些关键问题如烃基污染致使仪器灵敏度迅速下降，镜面紫外反射率低下及改进，探测器换代的必要性和困难等作了评述，文中还介绍了目前取得的紫外观测结果对宁静太阳及太阳活动区物理中的一些基本问题如色球和日冕加热，太阳风的加速，色球和过渡区中的物质流以及耀斑触发和能量传输方面所提供的有价值的诊断信息。     

平行激波加速离子的数值研究

伴随耀斑和日冕物质抛射共生的日冕和行星际快激波作为一种粒子加速机制一直是理论研究关注的热点课题.在准平行激波传播条件下,首先建立数值求解一维输运方程的方法,然后探讨加速离子分布与激波和背景等离子参数之间的关系.取扩散系数分别为常数和能量的函数、有限自由逃逸边界的计算结果表明:(1)随着加速时间的增大,高能粒子近似呈双幂律分布,低能端(3～10 MeV)谱指数逐渐从10.2减小到2.4,能谱逐渐变硬,粒子被激波加速后能量逐渐增大;(2)随着激波压缩比从2增大到4,相同时间同一能量范围的粒子能谱谱指数逐渐从3.2减小到2.2,能谱逐渐变硬,表明激波强度的增大使得加速效率增大;(3)上下游逃逸边界由5减小到2后,粒子能谱的谱指数由2.4增大到3.3,粒子的加速效率减小;(4)当粒子注入能量增大时,粒子能谱的谱指数由2.4减小到0.9,加速效率增大;(5)当扩散系数与能量成正比时,粒子能谱指数由2.2增大到4.3,能谱变软.     

太阳风中阿尔文波的研究进展

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.     

太阳日冕加热事件的多波段分析

随着大熊湖太阳天文台的1.6 m口径的新太阳望远镜(BBSO/NST)的成功运行,太阳观测已经进入了优于O.1″的高分辨率时代.这有助于详细分析单个曰冕加热事件,从而为日冕加热问题的最终解决提供原始的高分辨率的观测证据.利用NST所获得的在中性氦10830 A谱线、氧化钛7057 A谱线和H_α蓝翼(-0.7A)高分辨率成像观测数据,结合太阳动力学天文台上搭载的大气成像仪(SDO/AIA)和曰球磁场成像仪(SDO/HMI)同时观测到的极紫外和纵向磁场成像数据,分析了源自太阳米粒间通道的两个小的曰冕加热事件(磁环增亮)中的磁场演化.发现:这两个增亮磁环的足点都处于磁场中性线附近的一侧,一个磁环的足点伴随着一个小的纵向磁场单元的消失和两个米粒之间新形成的连接;在另一磁环的足点伴随着纵向磁场的微弱变化和一个米粒的破碎.据此,倾向于认为发生在太阳米粒之间底层大气的重联同时产生了高温和低温物质的外流.同时指出高分辨率和高偏振测量精度的光球磁场观测对于最终解决曰冕加热问题是至关重要的.