太阳风扰动传输模式研究进展

随着观测手段、理论模型和数值方法的发展,人们对各种太阳风扰动如日冕物质抛射,以及相关的空间天气效应的认识和理解越来越深入。为获取行星际背景磁场、背景太阳风参数和日冕物质抛射、激波等太阳风扰动的传播参数,人们建立发展了各种模式;在这些获取的参数基础上,建立了各种太阳风扰动的传播模式,从而为空间天气预报提供了必要的经验和理论模型支持。根据这些模式所研究和描述物理量的不同,将这些参数获取模式和传播预报模式分为背景磁场获取模式、背景太阳风参数获取模式、日冕物质抛射传播参数获取模式、日冕物质抛射偏转模式、日冕物质抛射(激波)传播模式以及基于三维磁流体力学的数值模拟方法,并分别概述性地总结了各种模式的特点及其用途。     

对地日冕物质抛射研究

日冕物质抛射，作为太阳大气中频繁发生的极为壮观的活动现象，越来越受到太阳物理学家的关注。其中一类特殊的抛射事件－－对地日冕物质抛射，通常与大的地磁暴、行星际激波和高能粒子事件相伴生，具有强烈的地球物理效应，是影响空间天气的主要因素之一。概括了对地日冕物质抛射的研究现状，重点介绍了与对土日冕物质抛射事件相联系的光球向量磁场演化的观测研究成果，并由典型事件探讨了暗条爆发、耀五等剧烈太阳活动和对地日冕物质抛射之间的密切关系，提出了尚待解决的主要问题和进一步的研究方向。     

日冕物质抛射检测研究进展

日冕物质抛射是一种规模巨大、程度剧烈的爆发现象,是影响地球的主要太阳爆发活动。由于这种爆发现象对地球环境造成严重干扰,因此,日冕物质抛射的探测对预报灾害性空间天气具有重要意义。为了更清楚地梳理目前存在的日冕物质抛射检测方法,对典型的方法进行分析总结。首先,介绍日冕物质抛射及其特征;然后,从基于手工方法和自动检测方法两方面对日冕物质抛射检测进行概述和分析;最后,讨论目前算法存在的一些问题,进而提出未来的研究方向。     

日冕磁场重建方法在研究太阳爆发活动中的应用

太阳是与地球关系最为密切的天体.发生在日面上的剧烈爆发性活动可能对人类的生存环境产生巨大影响甚至是灾难性后果.包含太阳耀斑、暗条爆发和日冕物质抛射在内的太阳爆发活动是同一物理过程的不同表现形式,其能量来源于爆发前储存在日冕中的磁场自由能.因此,了解日冕磁场的3维结构是理解太阳爆发的触发机制以及活动区的稳定性等现象的前提.由于观测技术限制,目前尚无法对日冕磁场进行常规观测,因此发展了多种利用可常规观测的光球磁场来重建日冕磁场的方法.主要评述近10 yr来各种日冕磁场重建方法在研究太阳爆发活动中的应用.     

爆发日珥与日冕物质抛射的观测研究

本文比较了1982年2月9日同时观测到的两个爆发日珥及一次白光日冕物质抛射事件。比较表明,在研究日冕物质抛射事件与爆发日珥的关系时,爆发日珥的形状可能是一个重要的因素,它体现了局部区域磁场结构的变化。作者提出了一种可能的磁场结构模型,对观测结果给以解释。     

第23周峰年云南天文太阳射电观测研究选题

基于云南天文台射频谱仪的频率设置,第２３周太阳峰年期,我们作了下列观测研究选题;（１）质子耀斑的初始能量释放过程及粒子加速研究。（２）通过微波－分米波运动Ⅳ型爆发观测,开展日冕物质抛射研究。（３）射电快速精细结构及微耀斑研究。（４）通过频谱观测发展日冕磁场的诊断方法、反演磁场的拓扑结构。（５）开展太阳突变事件中的射电先兆研究,为日地空间环境警报提供射电观测依据。     

第23周峰年云南天文台太阳射电观测研究选题

基于云南天文台射电频谱仪的频率设置,第２３ 周太阳峰年期,我们作了下列观测研究选题：（１） 质子耀斑的初始能量释放过程及粒子加速研究。（２） 通过微波———分米波运动Ⅳ型爆发观测,开展日冕物质抛射研究。（３） 射电快速精细结构及微耀斑研究。（４） 通过频谱观测发展日冕磁场的诊断方法、反演磁场的拓朴结构。（５） 开展太阳灾变事件中的射电先兆研究,为日地空间环境警报提供射电观测依据     

STEREO卫星的CME观测研究进展

简要回顾利用"日地关系天文台"(Solar Terrestrial Relations Observatory,STEREO)卫星的立体观测资料在日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)研究方面已取得的一些重要进展,主要包括(1)通过极紫外成像仪观测到的日冕极紫外暗化来更准确地估计CME质量,研究CME演化的结构特征;(2)利用STEREO卫星日冕仪的双角度观测,在CME立体传播特征方面取得的新进展;(3)STEREO卫星日球成像仪具有广阔的视场范围,可以跟踪研究CME从太阳表面爆发到形成行星际日冕物质抛射(Interplanetary CME,ICME),及其在内日球层和近地空间的演化特征以及运动特征等。同时,也介绍了利用三角测量技术测定CME特征物理量的新方法。     

奇台低频射电阵列在18～50 MHz首次探测到Ⅱ型射电暴

Ⅱ型射电暴是日冕物质抛射(Coronal Mass Ejections, CME)的最佳示踪器,当日冕物质抛射的速度超过本地阿尔芬速度时,会产生日冕激波或行星际激波,并对地球的磁层产生十分剧烈的影响,在射电波段观测到Ⅱ型射电暴也就意味着观测到了日冕激波,预测激波到达地球的时间,是空间天气预报的重要内容之一。2021年9月28日06:20 UT左右,奇台低频射电阵列(Qitai Low-Frequency Radio Array, Qitai LFRA)首次探测到一次Ⅱ型射电暴爆发事件,频率覆盖范围为18～50 MHz,持续时间10多分钟。由于在极低频(<40 MHz)频段还没有进行过具有有效空间分辨率的观测,未来在这个频段发现未知现象的可能性极大。观测结果表明,奇台低频射电阵列性能良好(增益典型值6 dBi)、灵敏度高(-78 dBm/125 kHz,动态范围72 dB),可以在25周太阳活动峰年发挥独特作用。     

对地CME研究进展与太阳雷达的潜力

日冕物质抛射(CME)是由太阳磁场驱动向行星际空间喷射等离子体物质和磁场的大尺度太阳爆发活动,是灾害性空间天气事件最主要的驱动源之一。朝着地球方向爆发的CME极易到达地球并造成灾害性空间天气,因此研究这类CME对于空间天气预报与太阳物理研究具有极为重要的意义。随着观测技术的发展,CME的观测及预报和研究工作取得了长足的进展。但由于常规观测手段与预报方法的局限,对朝着地球爆发的CME进行准确有效预报的目标至今仍未能实现。首先阐述CME与空间天气的关系,强调对CME预报研究的重要性;然后介绍预报研究中CME/ICME复杂的动力学过程,讨论这些过程对CME预报可能产生的影响;接着,回顾CME的常规观测手段,并讨论观测手段存在的不足;第4章,介绍CME主要的预报方法,同时讨论预报工作中存在的困难;第5章,讨论太阳雷达主动探测技术在日冕探测与CME预报研究中的可能应用前景;最后,总结CME预报研究现状,对预报研究工作中重要的问题进行综述,展望太阳雷达的未来应用。     

论在空间灾害性天气条件下低频太阳射电观测在预警心脑血管事件中的作用

太阳活动是对地球及人类生活影响最直接的天文活动,在航空航天、通信、电力以及人体健康方面影响着人类的生产生活。通过以往的一些研究结果分析非光学(non-optical)范畴的太阳活动例如日冕物质抛射、太阳射电爆发与某些人类疾病呈正相关性,这与低频太阳活动对日地空间的影响有密切联系。采用云南天文台2012年上半年70 MHz~1 500 MHz波段观测数据与昆明医科大学第一附属医院心脑血管病例结合进行相关分析,得到利用低频太阳活动爆发对人体影响预警的时间延迟因子(与等离子体抛射物质到达地球有关)。通过研究证明利用直接太阳低频射电观测数据能够较之于之前国际上利用宇宙线的福布希下降进行的空间天气预警提前2~3 d,有效地提高了预警效果,为下一步基于低频空间异动观测数据现报——健康实时预警系统的建立打下了工作基础。     

日冕物质抛射

评述了近几年来冕物抛射研究的新进展,包括Ｙｏｈｋｏｈ、ＳＯＨＯ、ＷＩＮＤ、Ｕｌｙｓｓｅｓ、Ｇｅｏｔａｉｌ和ＰＯＬＡＲ等飞船最近取得的观测结果,并由典型事件探计日冕物质抛射与太阳活动、行星际扰动和地球空间环境变化之间的关系。进而介绍日冕物质抛射形成机制和传播过程的主要理论模型和数值模拟结果,提出今后日冕物质抛射研究中一些值得注意的问题。     

太阳的空间观测与研究Ⅱ—太阳高能粒子和等离子体云的抛射

太阳空间观测揭示出太阳的高能电子、高能质子发射以及γ射线爆发。证实了有关的太阳射电辐射理论、揭示出太阳耀斑中的核反应。日冕物质抛射和耀斑等离子体云的空间观测揭示出它们之间的区别和联系, 认识到耀斑的热区和冷区。太阳和日球磁场观测发展了磁流体动力学理论     

太阳的空间观测与研究Ⅱ—太阳高能粒子和等离子体云的抛射

太阳空间观测揭示出太阳的高能电子,高能质子发射以及γ射线爆发。证实了有关的太阳射电辐射理论,揭示出太阳耀斑中的核反应。日冕物质抛射和耀斑等离子体云的空间观测揭示出它们之间的区别和联系,认识到耀斑的热区和冷区。在阳和日球磁场以观测发展了磁流体动力学理论。     

基于Faster R-CNN的日冕物质抛射检测方法

日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)是一种强烈的太阳爆发现象,对空间天气和人类生活有巨大的影响,因此,日冕物质抛射检测对预报日冕物质抛射、保障人类的生产生活安全具有重要意义。现有的日冕物质抛射检测多采用人为定义特征和界定阈值等方法。由于人为定义特征不能准确表征日冕物质抛射且具有普适性的阈值难于选择,现有的方法对日冕物质抛射的检测效果有待提高。提出一种基于Faster R-CNN(Faster Region-based Convolutional Neural Networks)的日冕物质抛射检测算法。该方法首先结合CDAW(Coordinated Data Analysis Workshop Data Center),SEEDS(Solar Eruptive Even Detection System)和CACTus(Computer Aoded CME Tracking software package)3个著名的日冕物质抛射目录信息,人工标注了包含9113幅日冕图像的数据集,然后根据日冕物质抛射的图像特征较自然图像少、目标尺寸与自然图像有差异等特点,在特征提取和锚点选择方面对Faster R-CNN进行改进。以2007年6月的日冕物质抛射标注数据为测试集,本文算法检出了全部22个强日冕物质抛射事件和151个弱日冕物质抛射事件中的138个,对日冕物质抛射事件的中心角和角宽度等特征参数的检测误差分别在5°和10°以内。     

太阳活动区磁场变化及其相关爆发的研究

<正>太阳黑子活动和太阳爆发的研究一直是太阳物理的重点和难点.太阳黑子的形成及其磁场的演化和太阳爆发的关系存在很多秘密.太阳活动区中的磁流浮现、磁流对消和黑子运动都会对太阳高层大气产生很大的影响,导致耀斑、日冕物质抛射、日珥(暗条)、日浪等爆发,特别是对地的大的太阳爆发会给日地空间环境带来很大的影响.国际上,对太阳的观测已经从原来的单一波段的地面观测研究发展到地面和空间相结合的多波段的     

对一个太阳风暴及其行星际和地磁效应的研究

对一个爆发于2014年1月7日的太阳风暴进行了研究,通过对太阳活动的多波段遥感观测—来自于太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory,SDO)以及太阳和日球天文台(Solar and Heliospheric Observatory,SOHO),分析了耀斑和日冕物质抛射(coronal mass ejection,CME)的爆发过程.通过地球同步轨道环境业务卫星(Geostationary Operational Environmental Satellites,GOES)对高能质子以及日地L1点的元素高级成分探测器(Advanced Composition Explorer,ACE)对当地等离子体环境的就位观测,分析了伴随太阳风暴的太阳高能粒子(solar energetic particle,SEP)事件和行星际CME(ICME)及其驱动的激波.通过地面磁场数据分析了该太阳风暴对地磁场的影响.研究结果表明:(1)耀斑脉冲相的开始时刻和CME在日面上的抛射在时序上一致.(2)高能质子主要源于CME驱动的激波加速,并非源于耀斑磁重联过程.质子的释放发生在CME传播到7.7个太阳半径的高度的时刻.(3)穿过近地空间的行星际激波鞘层的厚度和ICME本身的厚度分别为0.22 au和0.26 au.(4)行星际激波和ICME引起了多次地磁亚暴和极光,但没有产生明显的地磁暴.原因在于ICME没有包含一个规则的磁云结构或明显的南向磁场分量.     

漫谈粒子和宇宙（七）：太阳等离子体漫谈

等离子体天体物理学是研究宇宙间最广泛存在的物质状态规律的科学。太阳最外层大气日冕的温度约达到一二百万度,高温下的太阳物质呈现高温等离子体状态;地球电离层是处于温度相对较低的等离子体状态。人造地球卫星以及太阳系深空探测表明,行星际空间并非真空,而是存在着来自日冕的连续微粒辐射——太阳风,它是因日冕膨胀而形成的连续向外发出的、伸向遥远的太阳系空间的等离子体流。等离子体物理过程在许多日地物理现象中,诸如太阳耀斑、黑子、日冕物质抛射、日珥、太阳风等研究中起重要作用,探索日地空间物理过程的规律是认识与之有关的空间现象的关键。     

红红火火的太阳空间观测

太阳观测的意义 太阳是离我们最近的一颗恒星,也是唯一可以作为面源观测的恒星。对太阳上各种物理现象的观测给我们提供了一个内涵十分丰富的物理实验室,用以检验各种物理理论的适用性。同时,太阳又是唯一一颗与地球生命直接相关的恒星。太阳风和日冕物质抛射(CME)带来的日地空间电离层的变化,将直接影响地球大气外层空间,甚至可能带来地球大气的许多变化。因此,充分理解太阳以及太阳上的各种物理现象无疑是十分必要和十分有意义的。 为什么要进行空间观测 要想把握太阳活     

基于MDI/SOHO合成图的全球磁场外推

用势场方法和格林函数解构造了三维日冕磁场.相关的边界条件是所观测的光球磁场以及光球上2.6个太阳半径的开放场(源表面).所用的光球数据来自高精度的MDI/SOHO观测(2″/像素,1桢/98min).这种外推方法可以用来分析太阳大事件在大尺度上的可能触发机制.作为一个例子,我们分析了活动区NOAA9077的外推日冕场,发现它们的形态与EIT/SOHO的日冕观测相符很好.结合全日面Hα演化,我们推测来自活动区9082的一次激波扰动应该是导致2000年7月14日大耀斑和日冕物质抛射的触发原因,该扰动沿着外推所得到的一个磁环系统直接传到大耀斑爆发位置.