Co-existence of Whistler Waves with Kinetic Alfven Wave Turbulence for the High-beta Solar Wind Plasma
结果表明，哨声波的色散关系是相同的高或低β等离子体。此外，在高β太阳风等离子体哨声波满足朗道共振与电子的速度小于热速度，因此电力是小的相比，镜力。当哨声通过不均匀的太阳风传播时，垂直波数通过折射增加，从而增加朗道阻尼率。然而，哨声可以生存，因为背景动力阿尔芬波湍流创建一个平台，准线性扩散的太阳风电子分布在小速度。结果表明，当哨声能量密度仅为动力学Alfven波的~10^-3时，哨声引起的准线性扩散速率与KAW相当。因此，非常小的振幅哨声湍流可以有一个显着的后果，太阳风电子分布函数的演变。
2012-08-02 physics.plasm-ph physics.space-ph
Turbulent Density Spectrum in Solar Wind Plasma
太阳风的密度起伏谱在波数空间中呈现出一种谱斜率为-5/3的类Kolmogorov标度。在磁化太阳风，典型的特点是MHD湍流的能量传递过程中，在扩展的长度尺度仍然是一个悬而未决的矛盾的现代湍流理论，提出了一个问题，如何可压缩磁流体表现出的湍流频谱是不可压缩的流体动力学流体的特性。为了解决这些问题，我们已经进行了三维时间相关的数值模拟描述超Alfvénic，超音速和强磁化等离子体流体的可压缩磁流体。结果表明，Kolmogorov样的密度谱可以开发由Alfvénic级联占主导地位的等离子体运动，而压缩模式耗散。
2009-10-15 physics.plasm-ph physics.space-ph
Neutral Solar Wind Generated by Lunar Exospheric Dust at the Terminator
我们计算了在月球表面观测到的中性太阳风的通量，由于太阳风质子穿透外大气尘埃颗粒（1）半径大于0.1微米和（2）半径大于0.01微米。对于半径大于0.1微米的颗粒，当太阳风速度超过800 km/s时，由外逸层尘埃产生的中性太阳风通量与入射电离太阳风通量的比值估计约为10^-4-10^-3，但在平均速度到慢速太阳风速度时，比值要低得多（小于10^-5）。然而，当考虑到较小的颗粒尺寸时，估计在所有速度下该比值都大于10^-5，在超过700 km/s的速度下达到约10^-3。这些中性太阳风通量很容易用目前的低能中性原子仪器测量。从月球表面观测中性太阳风将提供关于月球外逸层中非常小的尘埃颗粒分布的独立信息，这将补充和限制紫外和可见波长的光学测量。
2008-09-17 physics.plasm-ph physics.space-ph
The Parametric Decay Instability of Alfven waves in Turbulent Plasmas and the Applications in the Solar Wind
利用三维理想磁流体动力学（MHD）模拟研究了湍流等离子体中Alfven波的参数衰减不稳定性，并探讨了其在太阳风中的应用.我们发现，在一个广泛的参数范围内的背景湍流振幅，具有不同振幅的阿尔芬波的参数衰减不稳定性仍然可以发生，虽然它的增长率往往低于理论线性理论预测和在非湍流的情况下。参量衰变不稳定性产生的密度涨落的时空FFT分析与慢磁流体波的色散关系吻合得很好。这一结果可以解释在1天文单位观测到的太阳风中慢波的产生机制。它进一步突出了需要探讨密度变化在修改湍流特性以及在加热太阳风等离子体方面的影响。
2017-05-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
Whistler Wave Turbulence in Solar Wind Plasma
哨声波存在于太阳风等离子体中。这些波具有典型地由分别大于离子陀螺频率和小于离子陀螺半径的频率和长度尺度表征的特征湍流波动。电子惯性长度是哨声波湍流中的一个内在尺度，它将高频太阳风湍流谱划分为小于和大于电子惯性长度的尺度。我们提出了非线性三维，时间相关的，流体模拟哨声波湍流研究它们在太阳风等离子体中的作用。我们的模拟发现，色散哨声模式的演变完全不同的两个制度。虽然色散哨声波效应在大尺度范围内更强，但它们不影响由Kolmogorov样$k^{-7/3}$谱描述的谱级联。相比之下，小尺度湍流波动表现出类似Navier-Stokes的演化，其中特征湍流涡旋表现出典型的$k^{-5/3}$流体动力学湍流谱。利用波速与磁场的均分关系，定量地讨论了哨声波在太阳风等离子体涨落中的作用。
2009-11-11 physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetospheric Cavity Modes Driven by Solar Wind Dynamic Pressure Fluctuations
我们目前的结果从里昂Fedder Mobarry（LFM）的全球，三维磁流体动力学（MHD）模拟的太阳风磁层相互作用。我们使用这些模拟研究的作用，太阳风动态压力波动的磁层超低频（ULF）脉动的产生中发挥。在这项研究中提出的模拟驱动与理想化的太阳风输入条件。在四个模拟中，我们在上游太阳风动态压力中引入单色ULF波动。在第五个模拟中，我们在上游太阳风动态压力波动中引入了连续的ULF频率。在这个数值实验中，理想化的性质的太阳风的驱动条件，使我们能够研究磁层的响应，只有一个波动的上游动态压力，而保持所有其他太阳风驱动参数不变。模拟结果表明，太阳风动压中的超低频波动可以驱动昼侧电场和磁场中的磁层超低频脉动。此外，模拟结果表明，当驱动频率的太阳风动态压力波动匹配的磁层的固有频率之一时，磁层空腔模式可以被激发。
2010-10-19 physics.plasm-ph physics.space-ph
Triggering the magnetopause reconnection by solar wind discontinuities
本研究结合多航天器观测与全球混合模拟，揭示太阳风旋转间断面与磁层顶切向间断面相互作用可触发磁重联并导致等离子体混合，该机制或可推广至其他恒星风环境。
2023-12-06 physics.plasm-ph physics.space-ph
The Impact of Turbulent Solar Wind Fluctuations on Solar Orbiter Plasma Proton Measurements
太阳轨道器将观测太阳和内日光层，研究太阳活动、日冕结构和太阳风起源之间的联系。太阳轨道器上的等离子体仪器将以高时间分辨率确定等离子体离子和电子的三维速度分布函数。对这些分布的分析将确定等离子体体参数，如密度、速度和温度。本文研究了短时间尺度等离子体变化对粒子测量和等离子体参数估计的影响。为了这项研究的目的，我们模拟预期的观测太阳风质子，考虑到太阳轨道器上的质子-阿尔法传感器（PAS）的性能。我们特别研究的影响Alfvénic和慢模式的波动，通常观察到的太阳风的时间尺度上的毫秒到小时，对意见。我们这样做是通过构造分布函数从建模的观察和计算它们的统计矩，以获得等离子体体参数。与已知的输入参数之间的比较，使我们能够估计太阳轨道器质子测量在典型条件下的太阳风的预期精度。我们发现这些湍流效应引起的等离子体起伏对未来的SWA-PAS观测只有很小的影响
2019-10-25 physics.space-ph
On the Role of Chapman's Hydrostatic Solar Wind Mechanism in Parker's Hydrodynamic Solar Wind Model
University of Central Florida（中佛罗里达大学）
通过de Laval喷嘴类比，揭示Chapman静力学太阳风机制（基于静力平衡条件）在Parker流体动力学太阳风模型中几何等效于风道面积的归一化，且归一化因子为Chapman静力学径向密度分布，该结果对等温、多方气体及n维空间均成立。
2026-05-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Proton and electron temperatures in the solar wind and their correlations with the solar wind speed
太阳风的加热和加速是太阳物理学中尚未解决的基本问题之一。通常观察到质子温度$T_i$与太阳风速度$V_{SW}$高度相关，而电子温度$T_e$与太阳风速度显示出反相关或没有明显的相关性。在这里，我们检查帕克太阳探测器（PSP）和风的数据，并比较观测与模拟结果。在30个太阳半径以下的PSP观测清楚地表明，质子温度与风速之间存在正相关，而电子温度与风速之间存在负相关。一年（2019年）的WIND数据证实质子温度与太阳风速度呈正相关，但电子温度在慢风时随太阳风速度增加而增加，在快风时随太阳风速度减少。利用一维Alfvén波驱动的不同质子和电子温度的太阳风模型，我们首次发现，如果大部分耗散的Alfvén波能量加热的是离子而不是电子，那么自然会出现正的$T_i-V_{SW}$关联和负的$T_e-V_{SW}$关联.如果电子获得一小部分但有限的耗散波能量，则$T_e-V_{SW}$相关性随着到太阳的径向距离而演变，使得负相关性逐渐变为正。模式结果表明，阿尔文波是观测到的太阳风中质子和电子温度演化的可能解释之一。
2023-01-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Characterization of compressible fluctuations in solar wind streams dominated by balanced and imbalanced turbulence: Parker Solar Probe, Solar Orbiter and Wind observations
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
研究通过分析Wind、Solar Orbiter和Parker Solar Probe的数据，探讨太阳风中压缩性波动的尺度依赖性和与等离子体β值及径向距离的关系，揭示压缩性波动在太阳风加速和加热中的作用。
2026-04-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Fine structure of type III solar radio bursts from Langmuir wave motion in turbulent plasma
太阳经常加速通过日冕和行星际空间的近相对论电子束。这些射束与它们的等离子体环境相互作用，产生III型射电暴，这是从地球上看到的最明亮的天体物理射电源。III型精细频率结构的形成和运动是一个谜，但通常认为与日冕和太阳风中的等离子体湍流有关。结合动力学模拟和高分辨率无线电III型观测的低频阵列的理论框架，我们定量地表明，精细结构是由移动强烈的朗缪尔波在湍流介质中的团块。我们的研究结果表明，III型精细结构可用于远程分析压缩密度波动的强度和频谱，并可以推断天体物理等离子体中的环境温度，这两者都显着扩大了当前太阳射电辐射的诊断潜力。
2021-03-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Ion Heating in Inhomogeneous Expanding Solar Wind Plasma: The Role of Parallel and Oblique Ion-Cyclotron Waves
日冕洞的遥感观测表明，重离子比质子热，并且它们的温度是各向异性的。对快速太阳风流的现场观测为湍流阿尔文波谱、左旋极化离子回旋波和He $^{++}$ -太阳风等离子体中的质子漂移-提供了直接证据，这种漂移可通过离子的共振吸收和垂直加热产生温度各向异性。此外，预计太阳风在接近太阳的尺度上是不均匀的。用2.5维混合程序研究了非均匀等离子体中太阳风离子的加热。我们包括膨胀的太阳风在一个不均匀的等离子体背景下，结合的影响的湍流波谱Alfvénic波动和初始离子质子漂移。我们研究了这些效应对垂直离子加热和冷却的影响，以及对非均匀背景风中磁涨落谱的影响。我们发现，在等离子体中的不均匀性导致增强加热相比，均匀的太阳风，并在太阳风等离子体的斜波的显着功率的产生。膨胀引起的冷却效应对于超阿尔夫文漂移并不显著，并且当我们包括不均匀的背景密度时进一步减弱。我们重现离子温度各向异性观察和以前的模型，这是目前无论垂直冷却由于太阳风膨胀。我们的结论是小尺度的不均匀性，在内部日光层可以显着影响共振波离子加热。
2014-09-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On the Possibility of Generating Harmonics of the Electron Plasma Frequency in the Solar Atmosphere due to Explosive Instability in a System of Interpenetrating Electron and Ion Flows
提出了一种替代机制的电子等离子体频率的谐波的产生，由于在太阳大气中的电子和质子流的互穿系统中的爆炸不稳定性的发展。新机制的效率与先前讨论的机制，涉及多级过程的波在等离子体中的非线性相互作用的比较被确定。结果表明，爆炸不稳定性的发展可以导致激发的等离子体频率的第二和第三谐波具有可比的振幅。
2018-12-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Dynamics of electron beams in the solar corona plasma with density fluctuations
研究了光束在小尺度、低强度不均匀等离子体中的传输问题。结果表明，电子束作为束-等离子体结构在等离子体中传播，并且是朗缪尔波的源。等离子体的不均匀性改变了波的空间分布。波的空间分布完全由等离子体不均匀性的分布决定。讨论了电子束射电辐射理论的可能应用。
2019-04-11 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Acceleration of polytropic solar wind: Parker Solar Probe observation and one-dimensional model
太阳日冕等离子体加速到超音速是太阳物理学中最基本但尚未解决的问题之一。尽管帕克关于等温日冕的开创性理论取得了成功，但现实的太阳风被观察到是非等温的，其温度随径向距离的衰减通常可以拟合到多方模型。在这项工作中，我们使用帕克太阳探测器的数据，从前九次遭遇估计多变指数的太阳风质子。估计的多变指数大致在1.25和1.5之间变化，并且强烈地依赖于太阳风的速度，较快的太阳风平均显示较小的多变指数。本文对具有多变指数$γ\in [1,5/3]$的一维球对称太阳风模式进行了全面的分析。我们推导出一个封闭的代数方程组的跨音速恒星流，即流动，通过健全点顺利。我们证明了加速风解只存在于以$C_0/C_g < 1$和$(C_0/C_g)^2 > 2(γ-1)$为界的参数空间中，其中$C_0$和$C_g$分别为表面声速和恒星逃逸速度的一半，而对于$γ> 3/2$不存在恒星风.在真实的日冕温度下，用$γ\gtrsim 1.25$观测到的太阳风不能用简单的多方模型来解释。我们表明，在较低的日冕，导致太阳周围的厚等温层和大幅阿尔文波压力的强烈加热的机制是必要的，以消除$γ$的约束和加速的太阳风到高速。
2022-12-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Modeling the formation and evolution of solar wind microstreams: from coronal plumes to propagating Alfvénic velocity spikes
本研究利用高分辨率2.5维MHD模型模拟磁双极结构与日冕相互作用产生喷流并演化为太阳风微流的过程，揭示了撕裂模不稳定性产生的等离子团演化为Alfvén速度尖峰的机制，并成功重现了Parker Solar Probe观测到的微流特性。
2023-10-23 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Potential Flow Theory Formulation of Parker's Unsteady Solar Wind Model and Nonlinear Stability of Parker's Steady Solar Wind Solution
本文提出基于势流理论的新型理论框架，将Parker定常太阳风模型推广至非定常情况，并通过引入非线性项成功解决了Parker声速临界点奇点的正则化问题，证明了该定常解的非线性稳定性。
2024-12-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Non-planar magnetoactive GES-based solar plasma stability
采用基于实验室等离子体-壁相互作用的天体物理重力-静电鞘（GES）模型，研究了湍流效应下磁致激活太阳等离子体双流体系统的动力学稳定性.球对称GES模型通过扩散的太阳表面边界（SSB）耦合太阳内部等离子体（SIP，内部自引力，有界）和太阳风等离子体（SWP，外部点引力，无界）。一个正常的球形模式ananterior的结果在一个广义的线性二次色散关系描绘的SIP和SWP尺度上的模式波动。一个建设性的数值平台揭示了修改GES模式激励的色散和非色散模式特征的演变。推导出的非平面色散规律的可靠性具体化的帮助下，一个精确的分析形状匹配先前报道的结果建立在平面波近似。结果表明，热统计GES的稳定性主要取决于磁场、平衡等离子体密度和等离子体温度。据推测，色散的功能是更明显的自引力域对静电的。磁热相互作用对SIP（SWP）等引入减速（加速）和不稳定（稳定）影响。最后，我们简要地指出，所提出的分析，以了解不同的日震活动的集体等离子体动力学的观点，根据最近的天文观测方案在文献中报道的适用性。
2022-07-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Topological plasma oscillations in the solar tachocline
本文利用浅水磁流体动力学方程研究太阳差旋层等离子体振荡，发现磁开尔文波和磁柳井波具有拓扑保护特性，为日震学观测解释提供了新的理论依据。
2024-01-15 astro-ph.SR hep-ph physics.plasm-ph
Influence of Solar Sails on Magnetic Field Measurements in Space Plasmas
本文研究太阳帆对空间等离子体磁场测量的影响，发现金属帆中的涡电流和磁堆积效应可能扰动磁场，为评估帆-等离子体相互作用对磁力计性能的影响提供初步指南。
2025-10-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The evolution of the solar wind
太阳风是如何进化到今天的样子的？在这篇综述中，我将讨论太阳风的长期演化，包括观测到的与太阳风密切相关的性质的演化：旋转、磁性和活动。鉴于我们无法获得40亿年前太阳风的数据，这篇综述依赖于恒星数据，试图更好地将太阳和太阳风置于恒星背景下。我概述了一些聪明的检测方法的风的类太阳恒星，并从这些观测到的太阳风质量损失率的演变序列。然后，我将这些观测性质（包括旋转，磁性和活动）与恒星风模型联系起来。最后，我通过讨论太阳风的演化对地球和太阳系其他行星的影响来结束这篇评论。我认为，研究系外行星系统可以为我们理解太阳风的演变开辟新的途径。
2021-03-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Spectropolarimetric Insight into Plasma-Sheet Dynamics of a Solar Flare
我们检查了来自CoMP仪器的分光偏振数据，这些数据是在2017年9月10日太阳西翼X8.2太阳耀斑演变期间获得的。CoMP从1074.7和1079.8 nm的Fe XIII的两条发射线捕获线性偏振光，从1.03到1.5个太阳半径。我们在这里集中在热等离子体片躺在上面的明亮的耀斑环和下面的喷射日冕物质抛射。偏振具有引人注目的和相干的空间结构，与等离子体片对齐，意想不到的小偏振。通过消去，我们发现小尺度的磁场结构是引起这种显著去极化的必要条件，并提出在重联过程中等离子体团的形成（与撕裂模式不稳定性相关）在低于6 μ m仪器分辨率的尺度上产生磁结构。我们得出结论，使用新的日冕仪进行偏振测量，例如即将到来的DKIST，将进一步加深我们对日冕中磁重联和湍流发展的理解。
2019-11-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Verification of high-speed solar wind stream forecasts using operational solar wind models
从冕洞发出的高速太阳风流经常撞击地球的磁层，造成经常性的中等水平的地磁暴活动。因此，模拟高速太阳风流是成功预报空间天气的一个基本要素。在这里，我们评估高速流预测经验太阳风预测（ESWF）和半经验Wang-Sheeley-Arge（WSA）模型的基础上，从ACE航天器的原位等离子体测量2011年至2014年。虽然ESWF利用太阳动力学观测站/大气成像组件图像中观测到的冕洞面积与近地环境下太阳风特性之间的经验关系，但WSA模型建立了从光球层延伸到日冕的开放磁场线的特性与背景太阳风条件之间的联系。我们发现，这两个太阳风模型都能够预测观测到的太阳风速度的大尺度特征（均方根误差，RMSE $\approx$ 100 km/s），但往往高估（ESWF）或低估（WSA）高速太阳风流的数量（威胁评分，TS $\approx$ 0.37）。预测的高速流显示出典型的不确定性，在约1天的到达时间和不确定性，在约100公里/秒的速度。一般的优点和缺点的调查太阳风模型进行诊断和概述。
2016-07-24 physics.space-ph
Solar-cycle Variability of Composite Geometry in the Solar Wind Turbulence
本研究利用Wind航天器跨越两个多太阳周的观测数据，通过两种检验方法发现太阳风湍流以二维成分为主，且平板湍流占比随太阳活动增强而升高，为理解太阳风湍流的太阳周变化提供了新依据。
2025-05-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The impact of non-equilibrium plasma distributions on solar wind measurements by Vigil's Plasma Analyser
该研究模拟Vigil任务等离子体分析仪在非平衡太阳风条件下的性能，识别误差来源并建议地面处理以提高测量精度。
2024-02-07 physics.geo-ph physics.ins-det physics.plasm-ph
Interpreting Magnetic Variance Anisotropy Measurements in the Solar Wind
太阳风的磁方差各向异性（$\mathcal{A}_m$）已被广泛用作识别太阳风湍流波动性质的方法，然而，文献中尚未出现对$\mathcal{A}_m$的含义和解释的深入讨论。本文探讨了使用$\mathcal{A}_m$作为约束太阳风波动模式组成的方法的影响和局限性，并提出了一个更翔实的方法来解释航天器数据。本文还比较了$\mathcal{A}_m$从线性理论到非线性湍流模拟和太阳风测量的预测。在这两种情况下，线性理论比较好，并建议太阳风的间隔研究是占主导地位的Alfvénic在惯性和耗散范围尺度$k ρ_i \simeq 5$。
2012-05-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Sharp changes of solar wind ion flux and density within and outside current sheets
对Interball-1航天器数据（1995-2000年）的分析表明，太阳风离子通量有时会在几秒钟或几分钟的时间内突然增加或减少20%以上。通常情况下，这种太阳风离子通量（SCIF）急剧变化的幅度大于0.5 × 10^8 cm^-2 s^-1。WIND航天器上的太阳风实验也观测到了离子通量的这些突然变化，因为太阳风密度增加和减少，而太阳风速度的变化可以忽略不计。SCIF不规则地发生在1 AU处，当具有特定性质的等离子体流到达地球轨道时。SCIF通常在缓慢、湍流的太阳风中观测到，其密度和行星际磁场强度都有所增加。使用太阳风密度、磁场及其标准偏差作为输入参数，模拟了一天中SCIF发生的次数，为期5年。模型和实验数据之间的相关系数为~0.7。研究发现，SCIF与日冕物质抛射（CME）、共转相互作用区（CIR）或行星际激波无关;然而，85%的扇形边界被SCIF包围。在SCIF观测次数为5次或5次以上的天数内，太阳风等离子体的性质与扇形边界处的太阳风等离子体的性质相同。一个可能的解释SCIF（扇区边界附近）的发生是磁重联在日光层电流片或本地电流片。SCIF（扇区内）的其他可能原因是缓慢的太阳风和通量管交叉处的湍流过程。
2011-02-05 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
The Origin of Underdense Plasma Downflows Associated with Magnetic Reconnection in Solar Flares
磁重联是一个普遍的过程，它为爆炸性能量释放事件提供动力，如太阳耀斑、地磁亚暴和一些天体物理喷流。磁重联的一个特征是在等离子体阿尔文速度附近产生快速重联流出喷流。在爆发的太阳耀斑中，向耀斑拱廊移动的暗的指状等离子体下降流通常被认为是这种重连驱动流出的主要观测证据。然而，它们的速度往往比重联理论中预期的要慢得多，这对标准耀斑模型中重联驱动的能量释放场景提出了挑战。本文提出了一个太阳耀斑的三维磁流体动力学模型。通过比较模型的预测与观察到的等离子体的下行流的功能，我们得出结论，这些黑暗的下行流是自组织的结构形成在一个湍流的界面区域下面的耀斑终止激波的流出满足耀斑拱廊，类似的超新星遗迹中形成类似的结构的现象。这个界面区域有无数的湍流、电子流和激波，对耀斑能量释放和粒子加速至关重要。
2021-11-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Parker Solar Probe Observations of High Plasma Beta Solar Wind from Streamer Belt
一般来说，来自流注带的慢速太阳风在穿越日球电流片（HCS）的周围形成高等离子体β赤道等离子体片，即日球等离子体片（HPS）。目前帕克太阳探测器（PSP）的观测表明，太阳附近的HCS交叉可能是完全或部分电流片交叉（PCS），它们有一些共同的特征，但也有不同的性质。在这项工作中，使用的PSP观测从遇到4到10，我们确定流光带太阳风的增强等离子体β，我们进一步使用电子俯仰角分布，以分离它到HPS太阳风，周围的整个HCS交叉和PCS太阳风，在PCS交叉附近。通过分析发现，PCS太阳风与HPS太阳风相比具有不同的特征：（1）PCS太阳风可能是非压力平衡结构，而不是磁洞结构，总压的增强主要是由于磁压降低较少; c）PCS太阳风主要由非常低的氦丰度和变化的α-质子速度差所控制。我们认为PCS太阳风可能起源于流光带深处的日冕环，并且是原始的太阳风仍然与环境太阳风积极地相互作用，因此对进一步研究慢速太阳风的加热和加速是有价值的。
2023-02-14 physics.space-ph
Dispersive magnetized waves in the solar wind plasma
本文导出了强磁化、可压缩、均匀、各向同性准中性等离子体中波的广义线性色散关系。从描述可区分的电子和离子流体的双流体模型出发，我们得到了磁化波的六阶线性色散关系，该关系包含由于电子和离子惯性、有限等离子体β和相速度的角依赖性的影响。我们调查这些磁化波的传播特性，在一个政权的尺度长度与电子和离子的惯性长度尺度。这种制度基本上对应于太阳风等离子体的长度尺度，与离子回旋频率，导致色散效应。这些尺度与线性波的结合对理解太阳风等离子体中湍流波动的高频、小尺度动力学提出了很大的挑战。
2010-05-26 physics.space-ph
The Radial Evolution of the Solar Wind as Organized by Electron Distribution Parameters
利用帕克太阳探测器（PSP）的观测资料，研究了内日球层太阳风的径向演化。我们分析了电子速度分布函数观测到的太阳风电子，阿尔法，质子套件，估计日冕电子温度和当地电势在太阳风。由后者的值和当地的流速，我们计算出渐近太阳风的速度。我们分组的PSP观测的渐近速度，并在每组内的风速，电子温度和电势的径向演变的特征。与以前的工作一致，我们发现电子温度（本地和日冕）和电势与风速是反相关的。这意味着，电子热压力和相关的电场可以提供更多的净加速度在慢风比在快风。然后，我们利用推断的日冕温度和外推的电+引力势表明，电场驱动的外逸层模型和等效的热驱动的流体动力学模型可以解释整个观测到的速度最慢的太阳风流。另一方面，这两类模型都不能解释观测到的更快的太阳风流的速度，因此需要额外的加速机制。
2022-07-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Characterizing the Impact of Alfvén Wave Forcing in Interplanetary Space on the Distribution of near-Earth Solar Wind Speeds
本文利用近日动能通量观测和太阳风演化模型，论证了行星际空间中的阿尔文波强迫是产生近地最快非瞬态太阳风速度分布的主要加速机制，并表明太阳风阿尔文性可将近地观测统计映射至源区拓扑结构。
2025-04-25 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Onset of secondary instabilities and plasma heating during magnetic reconnection in strongly magnetized regions of the low solar atmosphere
在一个2.5维多流体等离子体中性反应模型中，数值研究了太阳低层大气（距太阳表面约$300-800$ ~km）弱电离等离子体中不同空间尺度和不同高度的磁重联.我们考虑了强磁化等离子体（$β\sim 6\% $）从无力的磁位形演化而来，并被扰动以初始化重联电流片的形成。在大尺度上，观察到产生的电流片进行二次“等离子体团”不稳定性。一系列不同尺度下的模拟结果显示了一个级联电流片形成过程，该过程终止于宽度约为2 m，长度为$\sim100$ ~m的电流片，对应于临界电流片纵横比为$\sim50$。我们还观察到，等离子体团的不稳定性是主要的物理机制加速磁重联在这个等离子体参数制度。在等离子体团不稳定性出现后，重联率急剧增加到$\sim$ 0.035，观察到与Lundquist数无关。这些特征与完全电离等离子体中的磁重联非常相似。在这个低$β$导场重联制度，重组和碰撞的影响被观察到有一个小的贡献重联率。模拟结果表明，在磁重联过程中，将稠密的弱电离光球等离子体加热到$2\times10^4$ ~K以上是困难的。然而，当重联磁场为$500$ ~G或更强时，低太阳色球层中的等离子体可以被加热到$3\times10^4$ ~K以上。
2018-10-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Estimation of turbulent heating of solar wind protons at 1AU
本文提出了一种利用等离子体矩和磁场资料计算太阳风湍流加热的新方法。我们发展了这种方法，并将其应用于计算1AU的太阳风质子等离子体的湍流加热。该方法利用了膨胀的太阳风等离子体的两个物理性质：波粒热力学平衡和熵率输运。我们分析等离子体矩和场数据从风S/C，以计算（i）波动的磁能，（ii）相应的相关长度，和（iii）湍流加热率。我们确定了它们与太阳风速度的关系，以及这些关系相对于太阳风和行星际日冕物质抛射等离子体的变化。
2020-12-09 physics.space-ph
Dynamics of electron beams in the inhomogeneous solar corona plasma
在弱湍流理论框架下，研究了当电子束温度明显超过周围等离子体温度时，在非均匀日冕等离子体中空间受限电子束的动力学行为。动力学方程的数值解表明，伴随朗缪尔波的束流一般以束-等离子体结构的形式传播，其传播速度逐渐减小。与均匀等离子体的情况下，该结构传播的能量损失的形式的朗缪尔波。得到的结果进行了比较与III型爆发的观测结果。结果表明，III型源的减速可以解释的电晕不均匀性。第三类源的频率漂移率与束流动力学的数值结果吻合得很好。
2019-03-21 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Forecasting the Ambient Solar Wind with Numerical Models. II. An Adaptive Prediction System for Specifying Solar Wind Speed Near the Sun
周围的太阳风流和场影响行星际介质中日冕物质抛射的复杂传播动力学，并在形成地球的空间天气环境方面发挥重要作用。空间天气研究和预测界的一个关键科学目标是开发、实施和优化数值模型，以具体说明日光层模型域内边界太阳风条件的大尺度特性。在这里，我们提出了一个自适应的预测系统，融合信息的太阳风到数值模型，以更好地匹配全球太阳风模型的解决方案，在太阳附近的地球附近的物理条件。通过这种方式，我们试图提高完善的太阳风模型的预测能力，指定太阳风的速度，包括Wang-Sheeley-Arge（WSA）模型。特别是，我们使用日光层逆风外推（HUX）模式映射的太阳风的解决方案，从近太阳环境到地球附近。此外，我们提出了新开发的可调HUX（THUX）模型，解决了粘性形式的基本Burgers方程。我们对2006-2015年的太阳风预测结果进行了统计分析。所提出的预测方案改善了所有调查的日冕/日光层模型组合，并产生更好的估计太阳风状态在地球上比我们的参考基线模型。我们讨论了为什么会出现这种情况，并得出结论，我们的研究结果具有重要意义的应用空间天气研究和预测的未来实践。
2020-03-20 physics.space-ph
Solar Wind Classifications at Mars using Machine Learning Techniques
West Virginia University（西弗吉尼亚大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；University of New Hampshire（新罕布什尔大学）；Boston University（波士顿大学）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Iowa（爱荷华大学）
本文利用机器学习技术对火星上的太阳风进行分类，通过主成分分析和K均值聚类识别出不同的太阳风模式，揭示了太阳活动对这些模式的影响。
2026-11-09 physics.space-ph
Heating of the Solar Wind by Ion Acoustic Waves
计算了由密度波动的快速衰减提供给太阳风的能量，确定为离子声波。它表明，这一过程提供了可观的一部分，也许几乎所有的观测到的加热的太阳风。这一过程可能是磁湍流向粒子能量转化的重要步骤
2019-06-21 physics.space-ph
Solar wind driving of magnetospheric ULF waves: Field line resonances driven by dynamic pressure fluctuations
一些观测研究表明，太阳风动态压力波动可以驱动昼侧的磁层超低频波。为了研究这种因果关系，我们目前的结果从里昂-Fedder-Mobarry（LFM）的全球，三维磁流体动力学（MHD）模拟的太阳风磁层相互作用。这些模拟与合成太阳风输入条件，其中理想化的超低频动态压力波动嵌入在上游太阳风。在三个模拟中，一个单色的，正弦ULF振荡被引入到太阳风动态压力时间序列。在第四个模拟中，在0-50 mHz的频带上的ULF波动的连续性被引入到太阳风动态压力时间序列中。在这个数值实验中，理想化的太阳风输入条件允许我们只研究波动的太阳风动态压力的影响，同时保持所有其他太阳风驱动参数不变。我们表明，单色太阳风动态压力波动驱动环形模式场线共振（FLR）的白昼侧，在上游驱动频率匹配当地场线本征频率的位置。此外，我们表明，上游太阳风动态压力波动的连续驱动器的环形模式FLR的昼侧的连续谱。模拟的FLR的特性与FLR的观测结果吻合得很好，包括波功率峰值径向的相位反转，中午子午线上偏振感的变化，以及进入电离层的净能量通量。
2010-10-19 physics.space-ph
Solar wind charge exchange in cometary atmospheres. II. Analytical model
太阳风电荷变化反应对彗星大气层的物理化学至关重要，因为它们通过将快速、轻的太阳风离子有效地转化为缓慢、重的彗星离子，使太阳风产生质量负荷。欧空局/罗塞塔号对67 P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星（67 P）的飞行任务为在原地研究电荷变化过程提供了一个独特的机会。本文提出了一种沿太阳风流线描述彗星上太阳风电荷变化过程的扩展解析形式。它是基于一个彻底的簿记可用的电荷变化截面的氢和氦粒子在水煤气。在给出彗星电荷交换的一般一维解后，我们研究了67 P彗星（He $^{2+}$，He $^+$，He $^0$）和（H $^+$，H $^0$，H $^-$）电荷态分布与太阳风参数的理论关系.我们表明，双电荷交换的He $^{2+}$ -H $_2$ O系统起着重要的作用低于太阳风散装速度为200公里/秒，导致在生产的He高能中性原子，而剥离反应一般可以忽略不计。从当地Rosetta测量的彗发深处的放气率和太阳风上游通量的反演进行了讨论。在罗塞塔飞行任务期间，400公里/秒太阳风速度下的太阳风离子温度效应得到了很好的控制。当彗星接近近日点时，该模型预测罗塞塔位置的太阳风离子通量将急剧减少近一个数量级，实际上形成了一个太阳风离子空腔。这项研究是关于彗星上太阳风电荷交换和电离过程的三项系列研究的第二部分，具体应用于67 P彗星和罗塞塔飞行任务。
2019-01-23 physics.space-ph
Solar wind turbulence at 0.72 AU and solar minimum
我们调查金星快车（VEX）的磁场波动的观测系统进行的太阳风在0.72天文单位（AU），在2007年和2009年之间，在太阳活动周期24深最低。磁场分量的功率谱密度（PSD）已被计算为满足数据完整性标准的时间间隔，并已根据风的类型进行分组，分别为大于和小于450 km/s的速度定义的快和慢。PSD显示出快风比慢风的功率水平更高。在0.005-0.1 Hz频率范围内对所有PSD估计的频谱斜率呈现正态分布。快太阳风的谱矩阵迹的平均值为-1.60，慢太阳风的谱矩阵迹的平均值为-1.65。与1 AU处的相应平均斜率相比，PSD在0.72 AU处较浅，这表明金星和地球之间的太阳风光谱变陡。对于慢风和快风的谱行为，没有观察到明显的时间变化趋势。
2015-05-20 physics.space-ph
Low-dimensionality and predictability of solar wind and global magnetosphere during magnetic storms
风暴指数SYM-H、太阳风速度v和行星际磁场Bz在平静期没有显示低维动力学特征，但时间序列中的确定性检验表明，SYM-H在风暴期间表现出显著的低维分量，这表明在磁暴期间发生了自组织。尽管我们的分析没有产生明显的变化，在磁暴期间的太阳风参数的确定性，有显着增强的可预测性和指数测量持久性。因此，磁暴发生之前，太阳风动态的持续性通常会增强，而磁层对太阳风的响应也会增强。
2011-05-24 physics.space-ph
Interaction of Space Weather Phenomena With Mars Plasma Environment During Solar Minimum 23/24
我们研究了2007年11月20-27日期间火星等离子体环境与三个太阳风结构、两个流相互作用区域和一个行星际日冕物质抛射的相互作用。这一时期对应于太阳活动周期23和24之间的太阳活动极小期，其特征是太阳风密度和动压值非常低，IMF震级也很低。在此期间，火星快车轨道位于终结者平面，而地球，太阳和火星几乎对齐，因此我们使用ACE和STEREO探测器作为太阳风监测器，以识别和描述后来撞击火星的结构。我们发现，这些结构的通过引起了弓形激波位置的强烈变化（在2.2 ~ 3.0~R $_M$之间），磁层空洞的压缩（高达45%）和2~R $_M$以下的跨终止流的增加（增加了$\leq$ 8倍）。这项研究表明，在太阳活动较低的时期，适度的空间天气现象可能会导致火星等离子体流的大幅变化。
2021-07-01 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Reply to comment by Yermolaev and Lodkina on "Solar Wind and Heavy Ion Properties of Interplanetary Coronal Mass Ejections" by Owens (2018) in arXiv:2008.05160
在这里，我回复Yermolaev和Lodkina [arXiv：2008.05160]关于Owens（2018）的“行星际日冕物质抛射的太阳风和重离子性质“的评论。
2020-12-01 physics.space-ph
Energy Supply for Heating the Slow Solar Wind Observed by Parker Solar Probe between 0.17 and 0.7 au
缓慢太阳风加热过程的能量供应来源仍然未知。帕克太阳探测器（PSP）任务提供了一个很好的机会来研究这个问题。最近，PSP观测发现缓慢的太阳风在0.24 au内经历了更强的加热。在这里，我们第一次测量在缓慢的太阳风的径向梯度的低频中断的磁迹功率谱和评估相关的能量供应率。我们发现，能量供应率是一致的观察到的垂直加热率计算的基础上的梯度的磁矩。基于这一发现，人们可以解释为什么缓慢的太阳风在0.25天文单位内被强烈加热，但在0.25天文单位外几乎以螺旋形膨胀。这一发现支持了这样一种观点，即从含能区加入的能量通过能量级联过程转移到耗散区，然后耗散以加热缓慢的太阳风。最后讨论了有待进一步研究的问题。
2020-11-20 physics.space-ph
Proton-proton collisional age to order solar wind types
太阳风流的性质是由它的源区和传输效应决定的。与太阳风类型无关，现场测量的太阳风总是受到两者的影响。我们考虑质子-质子碰撞年龄作为1 AU处太阳风的排序参数，并探讨其与Xu & Borovsky（2015）开发的太阳风分类方案的关系。我们用这个来表明，明确的磁场信息是不需要这种太阳风分类。基于这一分类的三种基本太阳风类型涵盖不同的质子-质子碰撞年龄$a_{col,p-p}$方面的制度的观察，我们提出了一个简化的太阳风分类方案，仅基于质子-质子碰撞年龄。由此产生的所谓PAC太阳风分类器是完整的Xu & Borovsky（2015）太阳风分类方案的替代方案，并导致与完整的Xu & Borovsky（2015）方案非常相似的分类。质子-质子碰撞年龄使太阳风有序化。这意味着潜在的内在关系的等离子体属性，特别是质子温度和磁场强度在每个等离子体制度。我们认为，扇区反转等离子体是一个组合，特别缓慢和密集的太阳风和大多数流相互作用的边界。大多数太阳风参数（例如，磁场强度B和氧电荷状态比$n_{O^{7+}}$ / $n_{O^{6+}}$）随太阳活动周期而变化。因此，所有基于阈值的太阳风分类方案也需要适应太阳活动周期。
2020-03-24 astro-ph.SR physics.space-ph
On slow solar wind with high Alfvénicity: from composition and microphysics to spectral properties
阿尔夫维尼波动是太阳风中非常常见的特征，尤其是在快风流的主要部分，而慢风通常不那么阿尔夫维尼波动，变化更大。一般来说，快风和慢风表现出许多差异，从大尺度结构到小尺度现象，包括不同的湍流行为。然而，最近的研究表明，即使是缓慢的风有时也会具有高度的阿尔夫文性，其波动与快速风一样大。本研究致力于介绍这Alfvénic慢太阳风的许多方面，包括例如源区的研究及其与日冕结构、大尺度特性和微尺度现象的联系，以及对光谱特征的影响。这项研究将进行比较分析与典型的慢风和快风。已经发现，快风和阿尔夫维尼亚慢风具有共同的特征，这可能归因于它们相似的太阳起源，即冕洞太阳风。考虑到这些相似性，我们认为在阿尔夫维尼克慢风中，超径向膨胀对较低的速度起着重要作用。将讨论这些新发现对即将到来的太阳轨道器和太阳探测器+任务的相关影响，以及更一般的接近太阳的湍流测量。
2018-12-05 astro-ph.SR physics.data-an physics.plasm-ph
Mars as a comet: Solar wind interaction on a large scale
在比近火星区域更大的空间尺度上观察火星-太阳风相互作用，行星可以被看作是一个与太阳风相互作用的离子源，在许多方面像彗星，但离子源区域更小。在这里，我们使用混合模型（粒子离子和流体电子）研究火星和太阳风之间的相互作用。我们发现，太阳风受到火星的干扰，在火星下游100个火星半径范围内，甚至更远。在这个大尺度上，很明显，逃逸的离子可以分为两个不同的群体。由太阳风收集的极地离子羽流，以及行星后面更流畅的离子流出。流出量随着产量的增加而线性增加，直到观察到的流出率水平，然后逃逸在更高的生产率下趋于平稳。
2015-10-08 physics.space-ph
Self-similar signature of the active solar corona within the inertial range of solar wind turbulence
我们量化的尺度的磁能密度的惯性范围内的太阳风湍流看到原位在1 AU相对于太阳活动。在太阳活动最大时，当日冕磁场是动态的和拓扑复杂的，我们发现自相似标度的太阳风，而在太阳活动最小时，当日冕场更有序，我们发现多重分形。这量化的太阳风签名，是直接的日冕起源，并区分它从本地MHD湍流，与定量的影响，我们的理解日冕加热的太阳风。
2007-05-25 physics.flu-dyn physics.space-ph
Centennial evolution of monthly solar wind speeds: Fastest monthly solar wind speeds from long-duration coronal holes
高速太阳风流（HSS）是高纬度地区地磁活动非常有效的驱动力。在本文中，我们使用最近开发的地磁活动的$Δ{H}$参数，从Sodankylä天文台的夜间每小时磁场测量计算，作为代理太阳风（SW）速度在1914-2014年（太阳活动周期15-24）的每月时间分辨率。通过计算每个月的$Δ{H}$和SW速度之间的独立回归，考虑了月$Δ{H}$和太阳风速度之间关系的季节变化。从而，我们得到了一个均匀的一系列的代理值的每月太阳风的速度在过去的100年。我们发现每个太阳活动周期中最强的HSS活跃月份出现在下降阶段，分别是1919年、1930年、1941年、1952年、1959年、1973年、1982年、1994年和2003年。实际上，所有这些年都与年最大太阳风速度的年份相同或相邻。这意味着最持久的冕洞，持续几个太阳旋转，并导致最高的年西南速度，也是最高的月西南速度的来源。因此，在过去的100年里，没有一个持续时间短（大约一个太阳旋转）的冕洞会产生比每个太阳周期中最长寿的冕洞更快的每月（或太阳旋转）平均太阳风。
2017-02-13 astro-ph.SR physics.space-ph
History of solar wind and space plasma physics revisited
苏格兰哲学家J. A. 1858年，布朗在日地物理学中提出了几个开创性的、非凡的观点。他能或多或少正确地预测19世纪中叶太阳风、太阳磁场、太阳黑子活动和地磁暴的性质和起源。Broun首次将电离气体在放电管中行为的实验结果应用于空间物理，可以认为是天体物理学等离子体物理的开端。在这种情况下，他试图解释等离子体相互作用的太阳风与彗星的尾巴和地球的磁层。Broun在1858年和后来在1874年提出的大多数假设或假说在20世纪太空时代到来后被重新发现。
2013-01-09 physics.hist-ph physics.space-ph
Mapping Magnetic Field Lines for an Accelerating Solar Wind
绘制磁场线对于研究太阳风和高能粒子的来源及其在太阳和观测者之间的传播具有重要意义。最近开发的映射方法一般使用更先进的太阳风模型，包括太阳风加速度的影响，非径向固有的磁场和流在源表面/内边界，和角动量守恒。通过沿着局部磁场$\bm{B}$步进并经由龙格-库塔算法来映射场线，从而产生基本上相同的映射。新模型的卡林顿旋转CR 1895接近太阳极小期（1995年4月19日至5月15日）和CR 2145和CR 2146之间的太阳旋转接近太阳极大期（2014年1月14日至2月9日）的地图与公布的恒定太阳风模型的地图进行了比较。这两张地图在太阳极小期和太阳极大期附近的大尺度上非常相似，这意味着场线方向、缠绕角度和连通性通常非常一致。然而，仔细观察表明，场线有显着的小规模的结构差异。一种解释是，包括加速度和固有的方位角速度有显着影响的局部结构的磁场线。有趣的是，加速太阳风模型的场线在两个时间间隔内都更具有方位角。此外，超热电子的俯仰角分布（PAD）的预测同意在$90$-$95\%$水平与观测两个太阳风模型的两个时间间隔。
2019-07-19 physics.space-ph
Menura: a code for simulating the interaction between a turbulent solar wind and solar system bodies
尽管行星科学和等离子体物理之间有着密切的关系，但很少有先进的数值工具能够将这两个主题联系起来。代码Menura提出了对这些重叠领域的自洽建模的突破，在一个新的两步的方法，允许一个完全湍流的太阳风和太阳系的各种机构之间的相互作用的全球模拟。本文介绍了新的代码和它的两步全局算法，通过第一个例子：湍流太阳风和彗星之间的相互作用进行说明。
2021-08-27 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.comp-ph
