Kramers-Moyal analysis of interplanetary magnetic field fluctuations at sub-ion scales
在复杂动力学的统计时间序列分析的框架下，我们提出了一个多尺度表征的太阳风湍流在近地环境。基于马尔可夫过程理论的数据分析旨在估计与所测量的磁场波动相关联的Kramers-Moyal系数。事实上，当尺度到尺度的动力学可以成功地描述为马尔可夫过程时，一阶和二阶Kramers-Moyal系数提供了朗之万随机过程的动力学的完整描述。分析是通过使用高分辨率的磁场测量收集的集群在快速太阳风期间，2007年1月20日。这种分析扩展了最近的研究结果在近太阳环境中的子离子/动力域的磁场波动的马尔可夫性质的普遍性测试的目的。
2022-10-03 physics.data-an physics.space-ph
On the Role of Alfvenic Fluctuations as Mediators of Coherence within Interplanetary Coronal Mass Ejections: Investigation of Multi-Spacecraft Measurements at 1 au
本研究利用ACE与Wind在1 au处对10个ICME的多点观测，分析阿尔文波动与磁场相干性，发现AFs广泛存在却伴随较低磁场相关，质疑其作为相干媒介的作用。
2023-12-07 astro-ph.SR physics.space-ph
Interplanetary magnetic correlation and low-frequency spectrum over many solar rotations
University of Delaware（特拉华大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）
本研究通过分析行星际磁数据，发现低频1/f光谱特征与太阳自转谐波相关，支持日动力学可能产生此类信号。
2026-01-04 astro-ph.SR physics.space-ph
Daubechies wavelet coefficients: a tool to study interplanetary magnetic field fluctuations
利用离散正交小波变换（二阶Daubechies小波）对ACE卫星观测到的41个磁云进行了等离子体鞘前、磁云和磁云后三个区域的分析。我们使用的数据从国际货币基金组织GSM组件的时间分辨率为16秒。所选择的数学属性是小波系数的统计平均值$(\langle Dd1 \rangle)$。使用Daubechies小波系数是因为它们代表了正在研究的信号中存在的局部规律性。结果再现了众所周知的事实，即鞘区的动力学比MC区的动力学。这种技术可以帮助专家在使用IMF数据集时找到事件边界，即，一个最好的形式来可视化数据。小波系数的优点是有助于发现一些冲击，是不容易看到的IMF数据通过简单的视觉检查。我们可以了解到，波动并不低，在所有的MC，在某些情况下，波可以穿透鞘到MC。这一方法尚未经过测试，以确定在国际货币基金组织的任何其他地球有效的行星际事件，如同向旋转相互作用区（CIR），日光层电流片（HCS）或ICME没有MC签名的某些特定的波动模式。我们认为，由于这是第一次为此目的将这一方法应用于货币基金组织数据，因此向空间物理学界介绍这一方法是这项工作的贡献之一。
2014-04-10 physics.space-ph
A study on the contribution of the interplanetary medium in radio occultation experiments
Indian Institute of Technology Indore（印度印多尔理工学院）；Indian Space Research Organization, Vikram Sarabhai Space Centre（印度空间研究组织，维克拉姆·萨拉巴hai航天中心）；ISRO Telemetry Tracking and Command Network（印度空间研究组织遥测跟踪与指令网络）；The University of Tokyo（东京大学）
该研究分析5组航天器无线电掩星数据集，量化行星际介质对多普勒噪声的贡献，证明双向相干链路的等离子体灵敏度，为相关研究提供约束。
2026-08-05 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Multi-spacecraft observations of the structure of the sheath of an interplanetary coronal mass ejection and related energetic ion enhancement
日冕物质抛射（CME）前的鞘层是随着CME的膨胀和传播而形成的大型日光层结构。湍流和压缩鞘有助于加速日冕和行星际空间中的粒子，但它们的内部结构与粒子运动的关系仍然相对较少研究。特别是，当激波马赫数较低时，鞘层在加速粒子中的作用是一个重要的开放问题。这项工作旨在提供新的见解CME鞘层的内部结构与高能粒子增强。2020年4月19日至21日，在0.8和$\sim$ 1 AU（太阳轨道器，风，ACE和BepiColombo）处对径向排列的航天器进行的鞘层观测提供了实现这一目标的良好机会。鞘管之前有一个微弱的冲击。高能离子增强发生在太阳轨道器和L1的鞘层结构内的不同位置。磁波动幅度在惯性范围尺度增加鞘相对于上游风。然而，当归一化到本地平均场，波动幅度并没有显着增加，波动的磁压缩性也没有增加。在不同的航天器上，各种子结构被嵌入鞘内，包括多个日光层电流片（HCS）交叉点和一个小尺度通量绳。在L1，离子通量增强与HCS交叉有关，而在太阳轨道器，增强发生在绳索内。从上游太阳风扫过并在鞘层中压缩的子结构可以充当特别有效的加速部位。一种可能的加速机制是与鞘层中的小尺度通量绳和翘曲的HCS相关联的电子感应加速器加速。
2021-12-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Evolution of Alfvénic fluctuations inside an interplanetary coronal mass ejection and their contributions to local plasma heating: Joint observations from 1.0 AU to 5.4 AU
利用相距甚远的航天器直接跟踪行星际日冕物质抛射是一个巨大的挑战。然而，这样的事件可以为我们提供一个很好的机会来研究ICME内部嵌入的Alfvénic波动（AF）的演变及其对局部等离子体加热的直接贡献。利用1998年3月4-6日在1.0天文单位上的Wind观测到的ICME，追踪到Ulysess的5.4天文单位。在ICME内1.0 au处常发现AF，发生率为21.7%，频率范围为4 $\times 10^{-4}$ ~ 5 $\times 10^{-2}$ Hz。当ICME传播到5.4au时，Aflvénicity显著下降，AF很少，仅在少数局部频率处发现，出现率下降到3.0%。同时，富AF区的磁场强度除了ICME膨胀效应外，还有额外的磁耗散。本文还研究了不同径向距离下ICME的能量学。在相同的磁场强度条件下，在1.0 au时，富AF区的湍流级联率远大于缺AF区的湍流级联率。而且，在无AF的情况下，随着磁场强度的降低，AF仍能维持。然而，当存在许多AF时，随着AF消失，它会显着减少。ICME内湍流级联耗散率为1622.3 $J\cdot kg^{-1}\cdot s^{-1}$，满足ICME等离子体局部加热率1653.2 $J\cdot kg^{-1}\cdot s^{-1}$的要求。我们认为AF耗散是负责额外的磁耗散和局部等离子体加热ICME内。
2017-09-12 physics.space-ph
Hybrid simulations of the cusp and dayside magnetosheath dynamics under \ quasi-radial interplanetary magnetic fields
在准径向行星际磁场（IMF）下，前震湍流可以对磁鞘和尖点产生影响，这取决于准平行激波的位置。我们进行三维模拟地球的日侧磁层使用混合代码HYPERS，并比较向北和向南的准径向IMF配置。我们研究了北尖点附近区域的磁场位形、磁鞘中的涨落和等离子体。在向北IMF与地球的$B_x$，有一个随时间变化的等离子体耗尽层的北部尖点外。在向南的IMF情况下，前震湍流和高速喷流的影响，加上磁层顶重联，可以导致强烈的密度增强的尖点。
2022-10-06 physics.space-ph
Turbulence Properties of Interplanetary Coronal Mass Ejections in the Inner Heliosphere: Dependence on Proton Beta and Flux Rope Structure
本研究分析内日球层ICMEs的磁场涨落功率谱，发现大尺度谱特性由通量绳结构主导，过渡-动力学特性受低质子β影响，而惯性范围谱指数保持约-5/3，表明湍流标度具有系统无关性。
2023-09-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The effects of expansion and turbulence on the interplanetary evolution of a magnetic cloud
本文利用膨胀箱模型研究磁通量绳在球对称膨胀太阳风中的内部动力学，发现膨胀几何和湍流分别主导径向尺寸增大与横向结构扩散，并提出用内部与传播时间尺度之比来分类磁通量绳的径向膨胀类型。
2025-05-21 astro-ph.SR physics.space-ph
Effect of the interplanetary magnetic field orientation and intensity in the mass and energy deposition on the Hermean surface
本研究的目的是模拟太阳风和Hermean磁层之间的相互作用。我们使用磁流体动力学程序PLUTO在球坐标系中对Hermean磁场进行轴对称多极展开，模拟了不同行星际磁场方向和强度的情况。通过固定太阳风的流体动力学参数，研究了行星际磁场对Hermean磁层拓扑结构的影响，从而改变了Hermean磁层的质量和能量沉积分布、积分质量沉积、椭圆孔径、开放磁场线覆盖面积和有效粒子溅射区域.模拟结果表明，重联区域和等离子体流入和能量沉积在行星表面上的局部最大值之间存在相关性。
2016-08-11 astro-ph.EP physics.space-ph
Satistical Study of the Interplanetary Coronal Mass Ejections from 1996 to 2014
在这项工作中，我们建立了一个ICME名单，从1996年至2014年的基础上，从风和ACE卫星的现场观测。在此基础上，我们将ICME的统计分析扩展到了第24周太阳活动峰期。对ICME性质年变化的分析表明，ICME的个数、激波个数、ICME驱动激波的比例、ICME的磁场和等离子体性质与太阳活动周变化有很好的相关性。太阳黑子数与MC数之间没有相关性。但是，MCs在ICME中的百分比与太阳黑子数有很好的反相关性。通过比较MCs和None-MC ICME的参数，我们发现MCs比None-MC ICME更强。此外，我们还比较了有冲击和无冲击时ICME的参数。研究发现，有冲击的ICME比无冲击的ICME强得多。同时，首次讨论了ICME鞘区的磁场和太阳风等离子体参数的分布。从统计学的角度分析发现鞘区的磁场和太阳风速度比ICME喷出物中的高。
2015-04-29 astro-ph.SR physics.space-ph
Thermosphere and geomagnetic response to interplanetary coronal mass ejections observed by ACE and GRACE: Statistical results
在2003年7月至2010年8月期间，Richardson和Cane维护的行星际日冕物质抛射目录列出了106个指向地球的事件，这些事件是由ACE卫星上的等离子体和现场仪器现场测量的。我们提出了一个统计调查地球的热层中性密度响应的加速度计测量收集的GRACE卫星，可用于104 ICME的数据集，其关系到各种地磁指数和特征ICME参数，如碰撞速度，向南磁场强度（Bz）。大多数ICME导致热层中的密度明显增加，与事件前的水平相比高达8倍。我们发现ICME Bz和热层密度增强之间有很高的相关性（~0.9），而与ICME撞击速度的相关性较小（~0.7）。相关性最高的是Dst和SYM-H（~0.9），相关性最低的是kp和AE（~0.7），它们与热层密度增强呈非线性关系。分离的冲击鞘区和ICME的磁结构的响应，我们发现，Dst和SYM-H揭示了更紧密的关系，Bz最小值的ICME的磁结构，而极帽指数显示出更高的相关性与Bz最小值的冲击鞘区。由于Bz分量的强度-无论是在鞘层或ICME的磁结构-是高度相关的（~0.9）与中性密度增强，我们讨论的可能性卫星轨道衰减估计的基础上在L1的磁场测量，即在ICME击中地球磁层。这将进一步促进在卫星运行方面对空间天气的了解和应用。
2015-10-13 astro-ph.EP physics.space-ph
Interplanetary Magnetic Field Control of PolarIonospheric Equivalent Current System Modes
分析了不同电离层等效电流模式对行星际磁场（IMF）分量By和Bz变化的响应。每个模式包括一个固定的空间模式，其幅度随时间变化，由表面测量的磁场方差的逐月经验正交函数分离确定。在这里，我们专注于先前已被确定为DPY，DP 2，NBZ和DP 1的四组模式。我们导出了每个模态集与IMF（B $_{y}$）或（B $_{z}$）之间的互相关联函数，其滞后范围为-10到+600分钟，相对于弓形激波头部的IMF状态。对于所有四组模式，平均相关性可以通过对IMF分量的最多三个线性响应的总和来再现，每个线性响应以不同的滞后为中心。这些被解释为统计电离层磁层顶合并（15- 20分钟滞后）和磁尾重联（60分钟滞后）和IMF的持久性的反应。在模态集中，NBZ和DPY是从给定IMF分量最可预测的，而DP 1（亚暴分量）是最不可预测的。IMF解释的模式变化的比例增加了较长的滞后，被认为是指示亚暴的电导率反馈。总之，我们确认这些模式的假设的物理基础，并量化其多个重新配置的时间尺度。
2021-08-03 physics.space-ph
Coronal Flux Ropes and their Interplanetary Counterparts
我们报告的一项研究，比较从喷发数据推断出的日冕通量绳与从原位数据构建的行星际同行。喷发数据包括源区磁场、喷发后弧和日冕物质抛射（CME）。通量绳适合于2011年和2012年协调数据分析研讨会（CDAW）考虑的行星际CME（ICME）。我们计算了每一次相关的太阳爆发所涉及的总重连通量，发现它与耀斑性质、CME运动学和ICME性质密切相关。通过对白光日冕观测数据进行磁绳拟合，得到了磁绳的几何性质，并加入了由重联通量导出的磁性质。我们发现在给定的日心距下日冕中的CME磁场明显高于周围的磁场。磁绳磁场强度的径向依赖性比环境磁场的径向依赖性快。日冕磁绳的磁场强度也与根据现场数据构建的行星际磁绳中的磁场强度相关，并与ICME中观测到的峰值磁场强度相关。观测到的MCs峰值场强之间的相关性的物理原因是更高的磁场含量在更快的日冕通量绳，并最终在喷发区域较高的重联通量。根据喷发数据和日冕观测构建的磁通量绳提供了一个现实的输入，可供各种模型用于预测地球和日光层其他目的地的ICME的磁性。
2017-05-29 astro-ph.SR physics.space-ph
Random Walk and Trapping of Interplanetary Magnetic Field Lines: Global Simulation, Magnetic Connectivity, and Implications for Solar Energetic Particles
磁场线的随机游走是理解磁场的连通性如何影响带电粒子的空间输运和扩散的重要组成部分。当太阳高能粒子（SEP）远离近太阳源传播时，它们与波动的磁场相互作用，这改变了它们的分布。我们开发了一种形式主义，其中的微分方程描述的场线随机游走包含由于本地化的磁位移和非随机贡献的大规模扩张的影响。我们使用这种形式主义与全球磁流体动力学模拟的内日球层太阳风，其中包括一个湍流传输模型，估计扩散传播的磁场线，起源于不同地区的太阳大气。我们首先使用这个模型来量化1 au的场线扩展，从局部太阳源区域开始，并找到约20° - 60°的均方根角扩展。在第二种情况下，我们使用该模型来估计在1天文单位观测到的场线可能起源的源区的大小，从而量化磁连通性计算中的不确定性;角度不确定性估计为约20°。最后，我们估计了平行距离，即，起源于磁岛的磁场线能够被强烈地捕获在附属结构中的日心距离。我们强调板状波动的关键作用，在更大的日心距离的过渡，更扩散的运输。
2020-11-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Effect of an interplanetary coronal mass ejection on Saturn's radio emission
1980年，旅行者号宇宙飞船在飞越土星时首次观测到了土星千米辐射。这些无线电发射，在几千赫到1兆赫的范围内，是由围绕极光磁场线移动的电子发射的。他们的研究有助于了解磁层的变化及其与太阳风的耦合。以往的研究表明，太阳风动压和SKR强度之间有很强的相关性。然而，由于缺乏对行星际日冕物质抛射（ICME）的跟踪观测和对ICME各部分的清晰识别，迄今为止，人们还没有对ICME的影响进行过详细的研究。在这项研究中，我们利用了2014年11月中旬到达土星的大型ICME（Witasse等人，2017年）。当时，卡西尼号飞船幸运地在太阳风内飞行了几天，并提供了ICME结构的非常准确的时间。对卡西尼号同一时期数据的调查表明，SKR排放量显着增加，在ICME激波通过后延迟约13小时，磁云通过后延迟25-42小时，显示出良好的相关性。
2022-03-16 astro-ph.EP physics.space-ph
The Wave-Regulated Precursor of a Near-Parallel Interplanetary Shock Observed by Parker Solar Probe
University of Turku（图尔库大学）；Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校空间科学实验室）；National Taras Shevchenko University of Kyiv（基辅塔拉斯舍甫琴科国立大学）；Ben Gurion University of the Negev（内盖夫本古里安大学）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Eureka Scientific（尤里卡科学公司）；The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）
研究人员利用帕克太阳探测器观测太阳附近的近平行行星际快激波，首次分辨其上游波场的四个族，揭示了激波加速的上游调控机制。
2026-08-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Transfer of Entropy between the Magnetic Field and Solar Energetic Particles during an Interplanetary Coronal Mass Ejection
针对太阳高能粒子（SEPs）热力学特性研究不足的问题，本文利用帕克太阳探测器数据，分析ICME期间SEP动能分布参数κ_EP与磁场增量分布参数κ_ΔB的关系，发现两者反相关，揭示熵从磁场向SEP转移的机制，为理解ICME提供新视角。
2025-04-14 astro-ph.SR physics.space-ph
Spectral Features of Magnetic Fluctuations at Proton Scales from Fast to Slow Solar Wind
这封信调查的光谱特性的行星际磁场波动在质子尺度在几个时间间隔选择沿速度剖面的快速流。在第一个频率十年内的波动的字符，超出位于流体和动力学制度之间的高频休息，强烈地依赖于风的类型。虽然快速风显示出明显的右手和左手极化波动特征，可能分别与KAW和离子回旋波有关，但稀疏区（风速和低频波动的Alfvénicity降低）显示出离子回旋特征的快速消失，随后KAW逐渐消失。此外，与垂直和平行波动相关联的功率也经历快速耗尽，然而，保持功率各向异性有利于垂直光谱。
2015-09-16 astro-ph.SR physics.space-ph
Comparative Analyses of Plasma Properties and Composition in Two Types of Small-Scale Interplanetary Flux-ropes
行星际小尺度磁通量绳（SIMFR）的起源以及SIMFR与磁云（MC）的关系至今仍存在争议。在这项研究中，收集了两个SMIFR群体，即，源自太阳的SIMFR（SIMFR-SUN）和源自太阳风的SIMFR（SIMFR-SW）。我们定义SIMFR-SUN（SIMFR-SW）为包含（排除）逆流超热电子并远离（接近）日球电流片的SMIFR。通过对1998年2月至2011年8月ACE观测到的52个SIMFR-SUN和57个SIMFR-SW事件进行无力磁绳模型拟合，验证了SIMFR-SUN和SIMFR-SW事件的有效性。使用的方法，有关的测量，其空间位置内的磁通绳，一个比较调查的等离子体和成分特性内的两个人口SIMFR。结果表明，两类SIMFR具有明显的差异。与SIMFR-SW相比，SIMFR-SUN具有类似于MC的特征，具有较低的中心质子密度、较高的Vrad、较高的低FIP元素丰度、较高且波动较大的平均离子电荷态和与低电晕加热有关的离子电荷态比。此外，SIMFR-SUN内部离子电荷态分布向阳侧高于地球侧，这可能是由耀斑加热引起的。此外，SIMFR-SUN和MCs都显示出血浆β与He/P趋势之间的反相关性。这些特征表明SIMFR-SUN和MC很可能具有相同的起源。这项研究支持SIMFR的两个来源，即，日冕和太阳风。
2020-08-05 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Characteristics and evolution of sheath and leading edge structures of interplanetary coronal mass ejections in the inner heliosphere based on Helios and Parker Solar Probe observations
目的：我们统计研究了行星际日冕物质抛射（ICME）上游区域的等离子体和磁场特征及其在内日球层中随到太阳距离的演化。我们使用了40个来自Helios 1/2（0.3-1au）和5个来自Parker太阳探测器（0.32-0.75au）的观测良好的ICME样本。对于每个事件，我们确定四个主要的密度结构，即冲击，鞘，前缘（LE），和磁喷出物（ME）本身。研究方法：我们分别推导出每个结构的平均等离子体和磁场参数值以及持续时间，并将结果与上游太阳风（SW）进行比较，以研究不同密度结构之间的相互关系。结果：鞘层结构可能是由压缩等离子体由于湍流SW材料后的冲击。鞘位于前面的一个区域的压缩环境SW，LE，这是通常发现直接在前面的磁驱动器，似乎符合明亮的前沿通常观察到的遥感观测的日冕物质抛射。鞘层在0.06au处变得比周围SW更致密，我们将其解释为实际鞘层形成的平均起始距离。在0.09-0.28au之间，鞘层结构密度开始超过ME内部密度，ME密度在0.45-1.07au之间似乎低于周围SW密度。除了众所周知的ME膨胀，鞘的大小与距离呈弱正相关，而LE似乎不随距离太阳而膨胀。我们进一步发现鞘层密度和局部SW等离子体速度上游的ICME冲击之间的适度反相关。一个经验关系推导出连接的环境SW速度与鞘和LE密度，可用于ICME演变的建模。这些结果的限制。
2022-05-11 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Turbulence/wave transmission at an ICME-driven shock observed by Solar Orbiter and Wind
太阳轨道器于2020年4月19日在0.8 AU观测到行星际日冕物质抛射（ICME）事件。ICME也于2020年4月20日在1 AU被Wind观测到。行星际激波被驱动到ICME的前面。我们着重于磁波动穿过激波的传输，并分析了两个航天器观测到的激波附近的太阳风湍流的特征波模式。ICME事件的特征在于基于磁螺旋度的技术。太阳轨道器激波法线采用磁共面法，风激波法线采用混合共面法。磁场波动的功率谱是通过应用快速傅立叶变换和Morlet小波分析产生的。为了理解在激波附近观测到的波的性质，我们使用归一化的磁螺旋度作为诊断参数。利用小波重构的磁场涨落矢端图进一步研究了波的偏振特性。我们发现，太阳轨道器和风观测到的ICME驱动激波是一个快向前的斜激波，激波角更垂直于1 AU。激波穿越后，磁场波动功率增大。大部分磁场涨落功率存在于横向涨落中。在激波附近，两个航天器都观察到航天器框架中的右旋偏振波。上游波的特征属于一个相对较宽的低频带，这可能是由于流动粒子激发的低频MHD波。对于下游磁波活动，我们在航天器坐标系中发现了频率接近质子回旋频率的倾斜动力学阿尔文波。由于激波压缩和多普勒效应，下游波的频率增加了7-10倍。
2021-02-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Plasma Depletion and Mirror Waves Ahead of Interplanetary Coronal Mass Ejections
我们发现，快速行星际日冕物质抛射（ICME）和它们的前冲击之间的鞘区往往具有等离子体耗尽和镜像波结构，类似于行星磁鞘。这些签名的磁云（MC）鞘的案例研究表明，等离子体耗尽层（PDL）符合磁场披覆在MC周围。在同一事件中，我们观察到增强的热各向异性和等离子体β以及反相关密度和磁波动，这是镜像模式波的签名。我们进行了叠加时代分析的ACE和风等离子体和磁场数据从不同类别的ICME照亮这些地区的一般属性。对于冲击前的MC，鞘层具有平均持续时间为6小时的PDL（对应于约0.07 AU的空间跨度）和质子温度各向异性${T_{\perp p}\over T_{\parallel p}}\simeq 1.2$-1.3，并且相对于镜像不稳定性略微不稳定。对于ICME与前面的冲击，不是MC，等离子体耗尽和镜像波也存在，但在一个降低的水平。没有冲击的ICME与这些特征无关。这三类ICME之间的差异意味着这些特征取决于ICME的几何形状和ICME对上游太阳风的压缩程度。我们讨论了这些功能的各种关键的物理过程，包括磁重联，磁洞的形成和高能粒子调制的太阳风的影响。
2006-07-04 physics.space-ph
Effects of Solar Activity on Taylor Scale and Correlation Scale in Solar Wind Magnetic Fluctuations
利用2001年至2017年期间的高级成分探测器（ACE）、风和星团航天器数据，从两点、单时间关联函数评估行星际磁场波动的关联尺度和泰勒尺度。将关联尺度和泰勒尺度分别与太阳黑子数进行比较，研究了太阳活动对等离子体湍流结构的影响。我们的研究表明，泰勒尺度随太阳黑子数的增加而增大，这表明泰勒尺度与能量级联率呈正相关，太阳黑子数与泰勒尺度的相关系数为0.92。然而，这些结果与水动力耗散理论的传统认识并不一致。一种可能的解释是，在太阳风中，流体近似在耗散区附近的空间尺度上失效。因此，传统的流体动力学湍流理论对于描述太阳风湍流的物理本质是不完整的，特别是在动能耗散尺度附近的空间尺度上。
2020-08-19 astro-ph.SR physics.data-an physics.flu-dyn
On the Scaling Properties of Magnetic Field Fluctuations Through the Inner Heliosphere
虽然已经利用来自若干空间飞行任务的数据对行星际磁场可变性进行了广泛的实地研究，但新发射的飞行任务提供了高分辨率测量并接近太阳，为研究太阳系最内层的多尺度可变性提供了可能性。本文利用帕克太阳探测器的观测资料，研究了不同日心距下太阳风磁场波动的标度特性。结果表明，在距离接近说0.4 au的一个明确的过渡。靠近太阳的涨落显示出f^-3/2的频率功率谱和规则的标度性质，而距离大于0.4 au的涨落显示出f^-5/3的柯尔莫哥洛夫谱，并具有反常标度的特征。观测到的湍流的统计特性表明，太阳风磁波动，在远离太阳的后期阶段，表现出典型的湍流的多重分形行为，并通过湍流描述，而在早期阶段，当离开日华，这些属性的故障被观察到，从而显示出统计单分形的全球自相似性。从物理上讲，在太阳附近观察到的崩溃应该是由于具有规则统计的湍流，或者是由于存在强烈的随机波动，这些波动能够抵消存在异常标度所必需的相关性。
2020-06-05 physics.plasm-ph physics.space-ph
Multiple satellite analysis of the Earth's thermosphere and interplanetary magnetic field variations due to ICME/CIR events during 2003-2015
我们提出了一个精细的统计分析的基础上行星际日冕物质抛射，以及同向旋转的相互作用区域的时间段2003-2015年估计的影响，不同类型的太阳风对地磁活动和中性密度在地球的热层。对于事件的基于时间的定界，我们依赖于Richardson和Cane维护的目录和S. Vennerstroem和Jian等人[2011]。这些档案是基于ACE和/或Wind航天器的现场测量。在此基础上，我们全面调查了196个地球定向ICME和195个CIR事件。为了核实对地球热大气层的影响，我们利用低地球轨道卫星GRACE和CHAMP收集的加速度计测量数据确定了中性质量密度。随后，大气密度与特征ICME参数有关。在这个过程中，一个新的校准方法已被检查。由于太阳活动的增加可能导致卫星轨道高度的降低，我们还评估了每个事件和卫星的轨道衰减。CIR事件的影响与大多数ICME（196次中的186次）的影响程度相同。尽管在2011年至2015年的延长调查期间缺乏极端太阳事件，但综合分析显示中性密度与各种ICME和地磁参数之间的相关系数相当（大多数> 0.85）。对不同高度的轨道衰减率的评价表明，高度依赖于卫星的实际高度。
2018-11-06 astro-ph.EP physics.space-ph
Markovian Features of the Solar Wind at Sub-Proton Scales
由太阳风从太阳带出的行星际磁场显示出大范围尺度的波动。虽然在大尺度上，比如在低于0.1-1 Hz的频率下，波动显示出具有良好定义的Kolmogorov惯性范围的充分发展的湍流的明确的普遍特征，但小尺度制度的物理和动力学性质以及它们与大尺度制度的联系仍然是一个有争议的话题。在这项工作中，我们研究了近太阳磁场波动在亚质子尺度上通过分析的马尔可夫性质的波动和恢复的基本信息的性质的能量转移在不同的尺度。通过评估的Kramers-Moyal系数，我们发现，在亚质子范围内的波动被很好地描述为一个马尔可夫过程的概率密度函数（PDF）通过福克-普朗克（FP）方程建模。此外，我们表明，PDF的形状是全球尺度不变的，类似的FP方程在不同尺度上的固定解恢复。我们的亚质子尺度波动的马尔可夫性质的结果的相关性也讨论了在这一领域的湍流的发生。
2022-03-03 physics.data-an physics.plasm-ph physics.space-ph
A Universal Law for Solar-Wind Turbulence at Electron Scales
行星际磁涨落谱在质子惯性长度和回旋半径以上的尺度上服从柯尔莫哥洛夫幂律，这是一个惯性范围。在这些尺度之下，经常测量$-2.5$附近的幂律指数，并将其与非线性色散过程相关联。最近的观测揭示了在电子惯性长度以下的尺度上的第三个区域。这个区域的特征在于一个陡峭的频谱，有些人称之为耗散范围。我们调查这一范围内的尺度在电子磁流体动力学近似，并推导出一个确切的和普遍的法律为三阶结构函数。这一定律可以预言一个指数为$-11/3$的磁涨落谱，它与观测到的最小尺度谱一致。我们得出结论的可能存在的第三个湍流制度的太阳风，而不是最近假设的耗散范围。
2010-08-20 astro-ph.SR physics.space-ph
Variability in energetic particle observations at strong interplanetary shocks: Multi-spacecraft observations
本文利用 Wind、ACE 和 Solar Orbiter 的多航天器观测，研究强行星际激波处高能粒子响应的空间变异性，揭示激波演化导致 1 AU 处高能粒子产生效率低于 0.8 AU，并表明激波及周围空间不规则性会调制不同能量粒子的响应。
2025-08-27 physics.space-ph
$1/f$ Noise in Synthetic and Solar Wind Data: Superposition Principles
University of Delaware（特拉华大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）
研究通过合成时间序列和ACE航天器数据，探讨了$1/f$噪声的叠加原理及其在日风数据中的普遍性。
2026-05-12 physics.space-ph
Characterizing the ionospheric current pattern response to southward and northward IMF turnings with dynamical SuperMAG correlation networks
我们的特点是安静的时间（没有亚暴或风暴）的大规模电离层瞬态等效电流的响应，南北和南北IMF转向通过使用一个动态网络的地面磁力计。北半球（磁纬度（MLAT）50-82 $^{\circ}$）的所有SuperMAG磁力仪站对之间的典型相关性用于确定磁当地时间-MLAT区域之间的近同时磁响应的程度。描述时空相关性的参数和地图被用来描述系统及其对聚集了数百个事件的转向的响应。我们发现，经历大幅度增加的相关后转向的区域与典型的位置相吻合的两个细胞对流系统，并受到行星际磁场$\mathit{B}_{y}$。转向到达磁层顶与网络响应之间的时间为$\sim$ 8-10 min，昼侧的相关比夜侧的相关早2-8 min。
2017-05-16 physics.space-ph
Unique Observations of a Geomagnetic SI^+ -- SI^- Pair: Solar Sources and Associated Solar Wind Fluctuations
本文描述了1998年4月23日1835 UT至2300 UT之间，在地面站地磁场（$Δ$ X）中出现的一对反向突发脉冲（SI），称为SI ${^{+}}$- SI ${^{-}}$对。SI ${^{+}}$ - SI ${^{-}}$对与相应的太阳风密度变化密切相关，而太阳风速度和行星际磁场（Bz）的向南分量没有显示出任何对应关系。此外，这一事件在可见的太阳圆盘上没有来源。然而，在1998年4月20日，在西翼后面发生了一次部分晕日冕物质抛射（CME）和一次M1.4级太阳耀斑，这一天与太阳风流的回溯位置相对应。这一事件提供了经验证据，据我们所知，这是将特定太阳事件与SI ${^{+}}$ - SI ${^{-}}$对的观测相关联的最有说服力的证据。此外，它表明，它是可能的背面太阳耀斑向地球传播的冲击。
2010-09-24 physics.space-ph
The rotation angle distribution underlying magnetic field fluctuations in the 1/f range of solar wind turbulent spectra
我们讨论了大振幅磁场波动的性质在快速Alfvenic太阳风流，专注于统计的旋转角之间的连续磁场矢量测量不同尺度的等离子体。由于在快速的太阳风波动中，磁场的模保持在一个很好的近似值，观察到磁场矢量的尖端在一个近似恒定半径|B|的球体上移动。然后，我们比较统计的太阳风的测量与一个简单的模型的随机行走有界的球面。类比在于这样一个事实，即在这两个系统中的几何约束施加了一个限制振幅在大的分离，从而在波动的功率谱中引入了一个突破尺度，导致一个较浅的斜率尺度的波动振幅变得尺度无关。然而，虽然在随机游走的情况下，当图案在球体上变得均匀（旋转角余弦的平坦分布）时，波动就会饱和，然后过渡到白噪声状态，但在太阳风中，磁场会饱和波动幅度保持优先方向。我们认为，这种行为是由于存在的背景行星际磁场，它保持了一些长程记忆系统中也当波动变得独立的规模。这种长程相关性是产生在大尺度上观测到的太阳风1/f光谱的必要因素。
2019-10-16 physics.space-ph
