Modulation of cosmic ray anti-protons in the heliosphere: simulations for a solar cycle
本文利用3D数值模型模拟2006至2019年日光层中宇宙线质子和反质子的调制,揭示电荷符号依赖效应,并预测质子与反质子之比随刚度的变化。
2023-03-23 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Modulation of neutral interstellar He, Ne, O in the heliosphere. Survival probabilities and abundances at IBEX
通过星际边界探测器(IBEX)直接对中性星际(NIS)原子进行采样,可能为研究本地星际云中的元素丰度和日光层界面中的过程提供补充方法。{We为IBEX对NIS He、Ne和O的测量结果进行以丰度为目标的深入分析奠定基础,并确定各种计算方法得出的丰度之间的系统差异及其不确定性。利用NIS原子在日球层中电离率的模型,基于对太阳风和太阳EUV辐射的独立测量,我们发展了一种计算NIS原子从太阳风的终端激波(TS)到IBEX的存活概率的含时方法。用它们计算了这些物种沿地球轨道的密度,并模拟了IBEX观测到的NIS物种的通量。我们在IBEX研究NIS物种的存活概率、密度和通量的成对比率,以计算用于推断TS丰度的校正因子。{The在低太阳活动期间,用解析方法计算的存活概率仅对He和Ne给出了可接受的结果。对于太阳活动周期的其余部分,以及O的所有时间,应该使用完全依赖于时间的模型。电子碰撞电离对NISO的重要性令人惊讶。使用时间依赖模型解释IBEX观测结果,得到$0.16\pm40%$的LIC Ne/O丰度。不确定性主要是由于电离速率和NIS气流矢量的不确定性。{The Ne/He、O/He和Ne/O比率的生存概率、局部密度和标度到TS的通量系统地不同,因此不建议仅基于生存概率或密度进行分析,除了在低太阳活动下观测的Ne/O丰度。
2013-07-17 astro-ph.IM astro-ph.SR
At what Rigidity does the Solar Modulation of Galactic Cosmic Rays begin?
在观测上,很难确定银河系宇宙射线(CR)的调制实际上是在日光层开始的。如果相关的局部星际CR光谱是已知的,并且在日光层内外的10 GV和大约200 GV之间进行了可靠的测量,那么应该是可能的。太阳调制研究的数值模型是基于简单地假设CR调制开始于给定的空间边界和30至50 GV之间的刚度,通常作为初始条件处理。随机微分方程方法的数值建模提供了机会,以确定从高到低的刚度调制的水平,因为在规定的高刚度的初始条件是不需要的。我们提出了这样一种方法的结果,并显示CR质子作为动能的函数在100 MeV和250 GeV之间的百分比调制。
2013-08-07 astro-ph.HE astro-ph.SR
Numerical Modeling of Galactic Cosmic Ray Modulation in the Heliosphere
本研究针对银河宇宙线穿透日球层的调制问题,提出基于有限差分法和随机微分方程法求解Parker输运方程的数值方案,验证了方法有效性并重点纳入日球层电流片漂移效应。
2025-09-03 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Galactic Cosmic-Ray Propagation in the Inner Heliosphere: Improved Force-Field Model
太阳物理学的一个关键目标是了解宇宙射线如何在太阳系复杂的动态环境中传播。一个可观察到的是太阳调制,即,宇宙射线的通量和光谱在向内传播时如何变化。我们建立了一个改进的力场模型,利用帕克太阳探测器的磁功率谱密度的新测量预测太阳调制在地球轨道。我们发现,地球和太阳之间的宇宙射线调制是适度的,至少在太阳活动极小期和黄道面。我们的结果同意更好地与有限的数据宇宙射线径向梯度在地球轨道上比过去的治疗力场模型。我们的预测可以用帕克太阳探测器和太阳轨道飞行器即将在日光层内部进行的直接宇宙射线测量来检验。它们对于解释由于宇宙射线与太阳物质和光子的散射而从太阳发射的伽马射线也很重要。
2022-09-21 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Fermi-LAT Observation of Quiet Solar Emission
费米号上的大面积望远镜(LAT)探测到了来自安静太阳的高能伽马射线,这些伽马射线是宇宙射线核子与太阳表面以及宇宙射线电子与日光层中的太阳光子相互作用产生的。这种观测提供了对太阳大气层和光球层附近极端条件的探测,并使人们能够研究宇宙射线在内日球层的调制。在费米望远镜观测的第一年,太阳的调制最小,对应着最大的宇宙射线通量,因此,最大的伽马射线发射来自太阳。我们讨论了静态太阳辐射的研究,包括光谱分析的两个组成部分,磁盘和逆康普顿,使用第一年的数据的任务和模型,使用费米测量的电子光谱。
2009-12-18 astro-ph.SR
Understanding variations of galactic energetic particles in the heliosphere: modelling and radiation hazard assessment
提出一种结合扩散、对流和绝热冷却的太阳调制新模型,预测内日球层宇宙射线通量,并评估宇航员在低地球轨道及星际空间中的辐射剂量率与危害。
2025-09-15 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
A software package for stellar and solar inverse-Compton emission: Stellarics
我们提出了我们的软件来计算宇宙射线轻子在日光层中的逆康普顿散射的伽马射线发射,以及在恒星的光球。它包括日光层调制的公式,但它可以用于任何用户定义的调制模型。图谱和光谱以各种形式输出到FITS文件,以方便使用。还包括通用的逆康普顿例程,具有其他功能,如任何用户定义的目标光子和轻子光谱的能量损失率和发射率。该软件是公开的,并正在继续开发。
2013-03-22 astro-ph.SR
Numerical modeling of cosmic rays in the heliosphere: Analysis of proton data from AMS-02 and PAMELA
日球层内的银河宇宙射线(CR)受到太阳调制的影响。为了研究这一现象及其潜在的物理机制,我们进行了数据驱动的分析CR质子通量的时间依赖性在太阳周期。调制效应是通过对日光层中宇宙粒子的随机模拟来模拟的。该模型使用AMS-02和PAMELA实验从2006年到2017年每月测量的CR质子进行约束。通过对这些数据的全局统计分析,我们确定了控制CR扩散的关键模型参数,它对粒子刚度的依赖,以及它在太阳周期中的演变。我们的结果跨越了太阳极小期、太阳极大期,以及磁场反转和极性相反的时期。随着CR输运参数的演变,我们研究了它们与太阳活动代理和行星际参数的关系。我们发现,CR扩散的平行平均自由程的刚性依赖性表现出显着的时间依赖性,表明在太阳周期的不同制度之间的交换行星际湍流的长期变化。扩散参数的演变显示出延迟与太阳活动代理的相关性,反映了日光层等离子体的动态,和不同的依赖性相反的磁极性状态,反映了电荷符号依赖漂移的影响,在CR调制。
2021-05-27 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
The HelMod Monte Carlo Model for the Propagation of Cosmic Rays in Heliosphere
日光层调制模型HelMod求解了银河系宇宙射线通过日光层向地球传播的传输方程。它是基于一个2-D蒙特卡罗方法,其中包括扩散张量的对称和反对称部分的一般描述,从而,适当地处理粒子漂移效应以及对流内的太阳风和绝热能量损失。该模型进行了调整,以适应1)在黄道平面外距地球几个距离处观测到的数据,2)在地球附近观测到的太阳活动高峰期和低谷期的光谱。对日光层极地区域的描述给予了极大的重视。我们提出的质子,反质子和氦核的通量计算沿太阳活动周23-24与实验观测和预测的整个太阳活动周24。
2017-08-11 astro-ph.HE astro-ph.SR
Data driven analysis of Galactic cosmic rays in the heliosphere: diffusion of cosmic protons and nuclei
日球层内的银河宇宙射线受到磁湍流和太阳风扰动的影响,产生所谓的太阳调制效应。为了研究这一现象,我们进行了数据驱动的分析,在太阳周期的GCR通量的时间依赖性。通过对AMS-02、PAMELA和CRIS每月在太空收集的GCR数据进行全球统计推断,我们确定了GCR扩散参数对时间和刚性的依赖关系。在这次会议上,我们提出了我们的结果GCR质子和原子核,我们讨论他们的解释粒子传输的基本过程和它们与日光层等离子体动力学的关系。
2022-10-11 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
A New Scenario of Solar Modulation Model during the Polarity Reversing
本研究利用SOLARPROP和机器学习模拟银河宇宙射线传播,发现第24太阳活动周极大期间太阳调制参数峰值在2014年2月,考虑粒子传播时间后推迟至11月,存在九个月时间滞后。
2023-09-06 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Similarities and Distinctions in Cosmic-Ray Modulation during Different Phases of Solar and Magnetic Activity Cycles
我们研究了太阳活动和太阳极性对银河宇宙线强度(CRI)的太阳和日光层参数的依赖性在太阳调制中起着重要的作用。我们利用中子监测器测量的宇宙射线强度、太阳黑子数(SSN)测量的太阳活动、行星际等离子体/场参数、太阳风速度[V]和磁场[B]以及日光层电流片倾斜[Λ]的数据,并分析第20 - 24太阳周(1965 - 2011)的这些数据。我们将太阳活动周期分为四个阶段,即低,高,增加和减少太阳活动。我们进行回归分析,计算和比较的CRI的变化,在不同的太阳/行星际参数在(i)不同阶段的太阳活动和(ii)类似的活动阶段,但不同的极性状态。我们发现负极性(A<0)和正极性(A>0)状态下的CRI响应不仅与SSN和Λ有关,而且与B和V有关。负极性(A<0)和正极性(A>0)状态下的CRI响应与太阳活动有关;在太阳活动低的情况下,它大约高出2到3倍,在中等(增加/减少)活动的情况下,它大约高出1.5到2倍,在太阳活动高的情况下,它几乎相等。虽然我们的研究结果可以归因于优先进入带电粒子通过赤道/极地地区的日光层漂移模型预测,这些结果也表明,我们应该寻找,任何极性依赖的响应太阳风和运输参数在调制CRI日光层。
2013-12-06 astro-ph.SR
Data driven analysis of cosmic rays in the heliosphere: diffusion of cosmic protons
了解太阳变化与宇宙射线之间随时间变化的关系对于建立空间高能辐射预测模型至关重要。当GCR在日球层内运行时,会受到磁湍流和太阳风扰动的影响,从而产生所谓的太阳调制效应。为了研究这一现象,我们进行了数据驱动的分析,在太阳周期的GCR通量的时间依赖性。利用AMS-02和PAMELA的空间GCR观测数据,对GCR扩散平均自由程的刚性和时间依赖性进行了统计推断,给出了GCR质子的结果,讨论了它们对粒子输运基本过程的解释及其与日球等离子体动力学的关系。
2023-03-22 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Propagation of Cosmic Rays in Heliosphere: the HelMod Model
日光层调制模型\helmod{}是一个处理日高纬度和距日径向距离的二维模型,用于求解GCR通过日光层向地球传播的输运方程。本文介绍了\helmod{}模型的最新版本3,并回顾了GCR传播中涉及的主要过程是如何实现的。这种处理包括所谓的粒子漂移效应-例如,这些结果,例如,从中性电流片在日光层内的延伸和从IMF的曲率和梯度--,这影响了粒子的运输进入太阳空腔作为其电荷符号的函数。\helmod{}模型能够提供与AMS-01、BESS、PAMELA和AMS-02在第23和24太阳周测量的调制光谱在实验误差范围内吻合良好的调制光谱。此外,在太阳纬度± 80度和1 ~ 5.AU范围内,用太阳能谱仪测量的计数率也与\helmod{}程序第3版的预期结果一致。
2017-04-12 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
The scaler mode in the Pierre Auger Observatory to study heliospheric modulation of cosmic rays
太阳活动对日球层的影响对到达地球的低能银河宇宙射线通量的调制有很大的影响。几十年来,不同的仪器,如中子监测器或μ子探测器,一直在记录地面宇宙射线通量的变化。虽然皮埃尔·俄歇天文台的设计是为了观测最高能量的宇宙射线,但它也记录了低能次级粒子的计数率(定标模式),用于其表面探测器阵列的自我校准。从皮埃尔·俄歇天文台使用定标器模式的观测中,已经观察到由于太阳瞬态活动引起的银河系宇宙射线的调制(例如,Forbush下降)。由于来自其探测器的组合面积的高总计数率,皮埃尔俄歇天文台(其探测器的总面积大于$16\,000$\,m $^2$)检测到$\sim 10^8$\数量级的次级粒子通量,每分钟计数。与日光层活动有关的宇宙线通量的时间变化可以高精度地确定。在本文中,我们简要地描述了定标器模式,并分析了一个福布什减少连同行星际日冕物质抛射,起源于它。俄歇定标器的数据现已公开。
2012-04-27 astro-ph.IM astro-ph.SR
Sun-Heliosphere Observation-based Ionization Rates Model
太阳风(SW)和极紫外(EUV)辐射在时间和空间上调制日光层内星际和日光层粒子的通量。理解这种调制对于正确解释日球层内星际起源粒子的测量是必要的。我们提出了一个修订的日光层电离率,并提供了基于太阳日光层观测电离率(SHOIR)模型的基础上,目前可用的数据。我们使用修订的SW和太阳EUV数据计算总电离率。我们研究了SW参数的黄道变化、SW速度和密度的纬向结构以及光电离率的重建。这一修正对太阳活动极大期黄道面外的SW和光电离率的估算影响最大,后者是由于参考数据的变化造成的。在太阳活动周(SC)24的太阳活动极大期,修正后的极地西南偏慢,密度更大。目前估计的总电离率高于以前的H,O和Ne,和较低的He。在黄道上的总电离率的变化是小于10%的H和He,高达20%的O,和高达35%的Ne。此外,这些变化在时间上不是恒定的,而是作为时间和纬度的函数而变化。
2020-08-17 astro-ph.SR physics.space-ph
Temporal evolution and rigidity dependence of the solar modulation lag of Galactic cosmic rays
银河系宇宙射线(GCR)在日球层中传播时会受到太阳调制效应的影响,这是一种由11年周期的太阳活动引起的强度准周期性变化。在这里,我们调查了从1965年到2020年的五个太阳周期内太阳活动和宇宙辐射的关系,使用了来自中子监测器,太空任务和太阳观测站的多通道数据。特别是,我们专注于每月太阳黑子数和GCR通量变化之间的时间滞后。我们表明,调制滞后受到22年的周期性变化,从约2至14个月,并遵循太阳的磁场的极性周期。我们还表明,滞后显着减少的GCR粒子的能量增加。这些结果反映了引起GCR调制效应的基本物理现象的相互作用:带电粒子在行星际磁场中的漂移运动、太阳风的纬度依赖性、它们在日球层中停留时间的能量依赖性。基于这种解释,我们最终得到了一个全球有效的调制滞后公式和可检验的预测宇宙粒子和反粒子在太阳周期的通量演化。
2022-11-19 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Fermi-LAT Observation of Quiescent Solar Emission
大面积望远镜(LAT)是费米伽马射线太空望远镜上的两个仪器之一,是一个对转换探测器,旨在研究能量范围为30 MeV至300 GeV的伽马射线天空。费米探测到了来自平静太阳的高能伽马射线,这些射线是宇宙射线核子与太阳表面相互作用产生的,宇宙射线电子与日光层中的太阳光子相互作用产生的。虽然EGRET在CGRO上以低统计数据探测到太阳,但费米每天都提供高质量的探测,允许解决可变性。这种观测将提供对太阳表面附近极端条件的探测,并监测日光层内部宇宙射线的调制。我们讨论了静态太阳辐射的研究,包括光谱分析的两个组成部分,磁盘和逆康普顿。
2009-07-03 astro-ph.SR
Testing diffusion of cosmic rays in the heliosphere with proton and helium data from AMS
经过六年的连续空间观测,阿尔法磁谱仪实验公布了关于宇宙射线中质子和氦通量随时间演变的新数据。这些数据表明,质子和氦通量之间的比例在相同的刚度值$R=p/Z$(动量/电荷比)是不恒定的$R\lesssim$ 3 GV。特别是,发现该比率在太阳活动周期24的下降阶段稳步下降到下一个最小值。我们发现,这样的行为是一个显着的签名$β\timesλ(R)$依赖于宇宙射线在日光层中的扩散,其中$β$是他们的一维速度和$λ(R)$是他们的平均自由程,刚性的所有核的通用功能。这种依赖性是负责独特的电荷/质量依赖性的影响,在依赖于时间的调制的低刚性粒子。
2018-12-21 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Latitudinal Dependence of Cosmic Rays Modulation at 1 AU and Interplanetary-Magnetic-Field Polar Correction
能量低于30 GeV/nuc时,日光层内的宇宙射线强度差取决于太阳活动和行星际磁场极性。这种变化,称为太阳调制,使用2-D(半径和余纬)蒙特卡罗方法求解帕克运输方程,包括扩散,对流,磁漂移和绝热能量损失。由于整个运输是密切相关的行星际磁场(IMF)的结构,更好地理解他的描述是必要的,以重现宇宙射线强度在地球上,以及以外的黄道平面。本文提出了一个行星际磁场模型,包括黄道区的标准描述和极坐标修正。在HelMod Monte Carlo代码(2.0版)中对IMF进行的这种处理被用来确定对11.AU处质子差分强度的影响,并使人们能够研究1995年期间利用地球观测卫星在日光层内观测到的质子强度的纬度梯度如何受到极地IMF修改的影响。
2012-12-10 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
Interstellar Neutral Gas Species And Their Pickup Ions Inside The Heliospheric Termination Shock. The Large-scale Structures
我们研究的星际中性(ISN)气体密度和拾取离子(PUI)密度的氢,氦,氖,和氧在日光层的日心距离内1 AU的太阳风终止冲击(TS),无论是在黄道平面内外的分布。我们讨论的相似性和差异的大尺度结构的ISN气体和PUI形成在日光层之间的各种物种。本文讨论了太阳活动周期的两个极端阶段,即太阳活动极小期和太阳活动极大期的ISN气体密度和PUI密度的分布。我们确定的位置的ISN气体密度腔的各种物种。我们研究了Ne/O、H/He、Ne/He和O/He的相对丰度比对ISN气体和PUI密度的影响及其在日球层中随位置的变化。我们还讨论了沿TS的ISN气体和PUI的相对丰度比的调制。我们的结论是,检测的He $^+$和Ne $^+$ PUI的最佳位置是在下风半球1~au,而对于H $^+$和O $^+$ PUI的最佳位置是从木星到冥王星的距离。
2019-07-01 astro-ph.SR
Long-term forcing of Sun's coronal field, open flux and cosmic ray modulation potential during grand minima, maxima and regular activity phases by the solar dynamo mechanism
本研究利用随机强迫的太阳发电机模型进行长期模拟,揭示了发电机产生的磁场如何控制日冕结构和日球层状态,证明了模拟与重建的太阳开放磁通量功率谱一致,为解释长期太阳周期变率提供了理论基础。
2023-06-30 astro-ph.SR physics.space-ph
Modulation of galactic cosmic rays during the unusual solar minimum between cycles 23 and 24
在最近的太阳活动极小期(太阳活动极小期$P_{23/24}$)期间,在地球上测量到的银河宇宙射线(GCR)的强度是自太空时代以来有记录以来最高的。这是本文的目的,以解决最合理的机制,这种异常高的强度。利用一个基于Markov随机过程模拟的三维日光层GCR输运模型,研究了宇宙线调制与太阳风速度、日光层边界距离、地球行星际磁场大小、日光层电流片倾角、平行扩散系数和垂直扩散系数等输运参数的关系。利用观测得到的输运参数,计算了最近三个太阳极小期$P_{21/22}$、$P_{22/23}$和$P_{23/24}$在地球上的GCR质子能谱。除了弱IMF震级和慢SW速度,我们发现,一个可能的低磁湍流,这增加了平行扩散和减少垂直扩散在极方向上,可能是一个额外的可能机制的高GCR强度在太阳极小期$P_{23/24}$。
2014-03-25 astro-ph.SR physics.space-ph
Study of Cosmic-Ray Modulation during the Recent Unusual Minimum and Mini Maximum of Solar Cycle 24
在第23太阳活动周结束时,太阳活动最小期延长,目前的第24太阳活动周是太阳活动最小期之一。这两个深极小期和小极大期被太阳活动增加的时期分开。我们研究了宇宙线强度与太阳活动、日球等离子体和场参数(包括日球电流片)的关系,在这三个不同活动水平和性质的时期(阶段):(a)深极小期,(b)活动增强期和(c)小极大期。我们使用来自全球各地的中子监测站的数据来研究在两个极端期间,即,最小和最大。我们还研究了宇宙线强度与太阳和行星际参数之间的时滞分别在三个活动阶段。我们还分析了各种参数的作用,包括当前片倾斜,在调制的宇宙射线强度在三个不同的阶段。它们的相对重要性和我们的研究结果的影响进行了讨论。
2015-07-27 astro-ph.SR physics.space-ph
Parallel Diffusion Coefficient of Energetic Charged Particles in the Inner Heliosphere from the Turbulent Magnetic Fields Measured by Parker Solar Probe
利用帕克太阳探测器实测磁湍流谱,基于准线性理论计算内日球层高能粒子平行扩散系数,发现其随距离和能量指数增长,并给出经验公式。
2024-03-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Solar-Cycle Modulation and Photospheric Magnetic Control of Turbulence in the Young Solar Wind
University of Maryland, College Park(马里兰大学帕克分校);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)
本研究结合帕克太阳探测器观测、数值模拟与遥感数据,揭示太阳活动周内年轻太阳风湍流特性的变化规律,明确其湍流特性与冕洞、活动区等太阳源区的关联。
2026-08-13 astro-ph.SR physics.space-ph
Unusual periodic modulation in the radio emission of the methane dwarf binary WISEP J101905.63+652954.2
ASTRON, The Netherlands Institute for Radio Astronomy(荷兰射电天文研究所);Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen(格罗宁根大学卡普坦天文研究所);Anton Pannenkoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学安东·潘嫩科克天文学研究所);Leiden Observatory, Leiden University(莱顿大学莱顿天文台)
本研究利用LOFAR望远镜长期监测甲烷矮星双星J1019+65的射电辐射,新发现约0.787小时的额外周期信号,推测可能来自系统内第二颗褐矮星的自转调制,同时统计得到该类天体120-168MHz回旋辐射的占空比与射电明亮占比。
2025-10-29 astro-ph.SR
Anomalous cosmic rays within the inner heliosphere: Observations of helium by the High Energy Telescope onboard Solar Orbiter
Christian-Albrechts-University Kiel(基尔大学);California Institute of Technology(加州理工学院);North-West University(西北大学);University of Alcala(阿尔卡拉大学)
研究通过太阳轨道器上的高能望远镜观测内日球层内氦的径向梯度,揭示了宇宙射线传输受粒子漂移效应和大尺度磁场影响的机制。
2026-02-25 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Solar modulation of cosmic proton and helium with AMS-02
利用AMS-02在2011年5月至2017年5月Bartels自转27天的时间尺度上测量的长时间宇宙线质子和氦谱,研究了太阳调制效应。时间跨度涵盖了日球磁场的负极性周期、极性反转周期和正极性周期。AMS-02观测数据前所未有的准确性为提高对时间相关太阳调制效应的理解提供了一个很好的机会。在这项工作中,一个二维太阳调制模型被用来计算宇宙射线在日光层中的传播。模型中反映全球日球环境的一些重要成分取自观测资料。传播方程的数值求解与公共Solarprop代码。我们发现,漂移效应在太阳活动高峰期受到抑制,但在2017年上半年几乎恢复。平均自由程随时间变化的刚性依赖性对于重现2012年8月至2015年10月之间的观测结果至关重要。
2020-11-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
The unusual widespread solar energetic particle event on 2013 August 19. Solar origin and particle longitudinal distribution
内容:2013年8月19日晚些时候,STEREO-A、STEREO-B、信使号、火星奥德赛号和L1航天器在黄道平面上跨越222 °的纵向范围,观测到高能粒子通量增加。广泛的太阳高能粒子(SEP)事件与来自地球远侧中央子午线附近区域的日冕物质抛射(CME)有关。日冕物质抛射分两个阶段爆发,并伴随着一个晚期的M级耀斑,观测到爆发后的拱廊,持续的低频(行星际)II型和激波加速的III型射电爆发群,所有这些都使得SEP事件不寻常。目的:这项研究有两个主要目标,一是弄清航天器观测到的不同强度-时间分布的原因,特别是在信使号和立体声-A位置,纵向间隔仅为15 °,二是解开与广泛的SEP事件有关的单一太阳源。结果如下:与广泛的SEP事件相关的太阳源是由CME驱动的冲击,因为作为爆发后拱廊观察到的耀斑太晚了,无法解释估计的粒子发生。STEREO-A(位于0.97天文单位)和MESSENGER(位于0.33天文单位)观测到的不同强度-时间剖面可以解释为水星轨道以外的粒子散射增强。激波的纵向范围本身并不能解释粒子在日光层中的广泛分布。在L1处观察到的粒子增加可能归因于交叉场扩散输运,STEREO-B也是如此,至少直到航天器最终与激波磁连接时达到~0.6 au。
2021-07-21 astro-ph.SR
Solar Modulation of Cosmic Rays during the Declining and Minimum Phases of Solar Cycle 23: Comparison with Past Three Solar Cycles
我们研究太阳调制银河宇宙射线(GCR)在深太阳极小期,包括下降阶段,太阳活动周期23和比较的结果,这一不寻常的时期与以前的太阳活动周期20,21和22的类似阶段期间获得的结果。这些周期包括两个历元,每个历元的负极性和正极性的日光层磁场从北极地区的太阳。除了宇宙射线数据,我们利用同步太阳和行星际等离子体/场数据,包括日光层电流片的倾斜角。我们研究了宇宙线强度的同时变化和太阳/行星际参数的下降和最低阶段的第23周。我们将这些关系与前三个太阳周期中相同阶段的关系进行比较。我们在太阳活动周期23的极小期观测到宇宙线调制的某些特殊特征,包括创纪录的高GCR强度。我们发现,在这个不寻常的最低值,GCR强度与太阳黑子数的相关性差(R = -0.41),行星际磁场(R = -0.66),更好的太阳风速度(R = -0.80)和日光层电流片的倾斜角(R = -0.92)更好。在我们看来,这不仅是扩散或漂移,但太阳风对流是最有可能的额外影响,负责在太阳活动周期23的深最低期间观察到的创纪录的高GCR强度。
2013-11-28 astro-ph.SR
Very local interstellar spectra for galactic electrons, protons and helium
能量低于30 GeV/nuc的宇宙射线的局部星际光谱(LIS)由于太阳调制而越来越模糊,能量越低。这些带电粒子在日球层中经历了11年周期的重大变化,其中包括对流、扩散、绝热能量损失和梯度、曲率和电流片漂移等过程。粒子漂移导致电荷符号相关的调制和22年的周期,增加了仅从地球观测确定相应LIS的复杂性。然而,现在由旅行者1号宇宙飞船在日球顶附近进行测量,有可能确定银河系电子在大约5 MeV和大约120 MeV之间的非常LIS。在这些低能量下,在日球层外观测到的银河质子也被日鞘内加速的所谓异常成分完全掩盖。自2012年8月以来,这些异常宇宙射线在旅行者1号上基本耗尽,因此现在也可以获得宇宙射线离子的下限。将太阳调制的数值模拟与PAMELA飞行任务的精确测量和旅行者号的观测相结合,可以从大约5 MeV和更高的能量确定电子、质子和氦以及其他离子的LIS的下限。这些光谱被称为日球顶光谱,被认为是最低的可能非常LIS。同样从天体物理学的角度来看,确定什么可以被称为一个非常LIS,而不仅仅是一个平均的星系光谱,是令人鼓舞的。所提到的方面进行了讨论,集中在最近的日光层观测和相应的太阳调制模型的比较。
2013-10-23 astro-ph.HE astro-ph.SR
Systematic Investigation of Solar Modulation of Galactic Protons for Solar Cycle 23 using a Monte Carlo Approach with Particle Drift Effects and Latitudinal Dependence
利用二维蒙特卡罗方法建立了银河系宇宙质子通过日球层的传播模型,以确定太阳活动周23期间质子的差分强度。该模型考虑了宇宙射线从日球顶边界向下传播到地球位置时太阳活动变化的影响。漂移效应也占。模拟的光谱与BESS,AMS和PAMELA合作进行的实验观测结果一致。此外,1995年的调制谱还显示了1995年的纬向梯度和赤道南偏最小值。
2011-10-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the "Hysteresis Effects" observed by AMS02 in Cosmic Ray Solar Modulations
本研究探讨AMS02观测到的宇宙射线太阳调制中的磁滞效应,发现其源于电荷符号不同粒子的能谱畸变差异及星际能谱形状不同,并提出双参数推广的力场近似模型加以描述。
2023-06-19 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
A web application for monitoring cosmic rays and solar activity
日球层中的宇宙射线的通量受到与太阳磁场活动有关的变化的影响。为了研究这种影响,需要更新多通道观测的时间序列。在这里,我们提出了一个网络应用程序,收集实时数据的太阳活动代理,行星际等离子体参数,并收取宇宙射线数据。这些数据每天从若干空间飞行任务或观测站自动检索。使用此应用程序,可以将数据可视化并下载为通用格式。除了观测数据外,该应用程序还旨在提供日光层中太阳对宇宙射线调制的实时计算。
2022-10-11 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Solar Modulation of Cosmic Rays
这是日光层中太阳对宇宙射线调制的概述。这是一个广泛的主题,有许多有趣的方面,使一个研究框架必须选择集中on.The审查的重点是基本的范式和出发点,没有提出先进的理论或观测的细节,存在大量的全面审查。相反,重点放在数值模拟,发挥了越来越重要的作用,计算资源变得更加丰富。一个主题是多年来取得的进展。重点是CR调制的全球功能和观察到的11年和22年的周期和电荷符号依赖调制的原因。一些理论和观测里程碑的说明性例子,而不是试图审查所有细节或在这一领域的研究作出的每一个贡献。在适当的地方讨论了有争议的方面,伴随着挑战和未来的前景。2012年是宇宙射线发现一百周年纪念,因此有几篇一般性评论专门讨论了历史方面,因此仅在少数情况下简要介绍了这些发展。
2013-06-19 astro-ph.SR physics.space-ph
Constraining the global heliospheric transport of galactic cosmic rays in solar cycles 23 and 24
本研究结合日球层GCR传输3D数值模型与神经网络加速的马尔可夫链蒙特卡洛方法,利用PAMELA和AMS-02在2006至2019年的精确数据,约束了全球传输系数的刚度和时间依赖性,以揭示GCR在太阳调制下的扩散与漂移物理过程。
2023-08-01 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Evidence for a Time Lag in Solar Modulation of Galactic Cosmic Rays
日光层中宇宙射线的太阳调制效应是一种依赖于能量、时间和粒子的现象,它是由扩散、对流、绝热冷却和漂移运动等基本粒子输运过程的组合引起的。利用大量收集的时间分辨宇宙射线数据从最近的空间任务,我们构建了一个简单的预测模型,太阳调制依赖于直接的太阳物理输入:太阳黑子的数量和日光层电流片的倾斜角。在这个框架下,我们提出了宇宙射线质子谱,正电子/电子和反质子/质子的比例和它们的时间依赖性与太阳活动的演变的计算。我们报告的时间滞后$Δ{T}=8.1\pm\,1.2$个月,太阳活动数据和宇宙射线通量的测量在空间,这反映了动态的调制区的形成之间的证据。这一结果使我们能够通过监测太阳活动来提前预测地球附近的宇宙射线通量
2018-07-27 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
A study of density modulation index in the inner heliospheric solar wind during solar cycle 23
太阳风中均方根电子密度起伏与背景密度的比值(密度调制指数,$ε_{N} \equiv Δ{N}/N$)对于理解与太阳风湍流有关的日光层物理问题是至关重要的。本文研究了$ε_{N}$在内日球层0.26 - 0.82天文单位范围内的行为。密度波动$Δ{N}$是利用327 MHz的行星际闪烁(IPS)的广泛地面观测推导出来的,该观测探测几百公里的空间尺度。背景密度($N$)是利用高级成分探测器($\it{ACE}$)的近地观测数据得出的。我们的分析表明,$0.001 \lesssim ε_{N} \lesssim 0.02$和不随日心距离明显变化。我们还发现,从1998年到2008年,$ε_{N}$下降了8%。我们讨论了这些发现的影响问题,从我们的理解福布什减少的行为的太阳风动态压力在最近的奇特的太阳最低在周期23结束。
2014-08-19 astro-ph.SR physics.space-ph
GeoMag and HelMod webmodels version for magnetosphere and heliosphere transport of cosmic rays
我们建立了一个网站来处理宇宙射线进入地球的主要影响,即太阳调制和地磁场效应。在helmod.org中,最终用户可以轻松访问HelMod Monte Carlo Code结果目录的Web界面。该模型使用蒙特卡罗方法求解帕克输运方程,获得1990年1月至2007年12月期间(月平均)的调制质子通量。geomagsphere.org基于GeoMag回溯代码,该代码使用六阶Runge-Kutta方法求解洛伦兹方程,并反转电荷符号和速度,重建地球磁层中的粒子轨迹。我们使用最新型号的内部(IGRF-11)和外部(Tsyganenko 1996 -T96-和2005 -T05-)字段组件,有效期至2015年。粒子被回溯到外边界(磁层顶)或内边界,以将初级(允许的轨迹)与次级(禁止的)宇宙射线分开。该代码已被用于再现已知的效应,如东西效应和刚度截止计算。在geomagsphere.org中,用户可以从Tsyganenko(T96或T05)中选择外场模型,并分别从1968年1月1日(T96)和1995年1月1日(T05)到2012年12月31日的固定位置和日期获得垂直刚度截止估计,该垂直刚度截止估计是通过刚度步长为0.1 GV的回溯技术获得的。对于更精确的计算(0.01 GV),需要更多的CPU时间,结果通过电子邮件发送给用户(邮件模式)
2013-07-19 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Propagation Times and Energy Losses of Cosmic Protons and Antiprotons in Interplanetary Space
本研究采用基于随机方法的数据驱动模型,结合多任务观测数据校准,计算行星际空间中宇宙质子与反质子的传播时间及能量损失的概率密度,探究22年磁极性周期内的演化及电荷符号效应,深化对太阳调制的理解。
2025-03-19 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Constraining the Charge-, Time- and Rigidity-Dependence of Cosmic-Ray Solar Modulation with AMS-02 Observations during Solar Cycle 24
我们对宇宙射线源及其在星际介质中传播的基本理论认识受到太阳的阻碍,即通过太阳风影响观测到的宇宙射线光谱。这种效应被称为太阳调制。最近发布的宇宙射线观测阿尔法磁谱仪(AMS-02)和公开的测量太阳风属性的高级成分探测器和威尔科克斯天文台允许我们测试的时间,电荷和刚性依赖的太阳调制的分析模型。我们依赖于相关的本地日光层磁场和日光层电流片的倾斜角的测量,模拟宇宙射线太阳调制的时间依赖性和振幅。我们发现太阳调制的电荷和刚性的依赖性在太阳周期24的时代的证据。我们的解析公式可以很好地解释刚性从1到10 GV范围内带正电的宇宙线通量的大尺度时间演化。我们还发现,在第24周的第一年测量的宇宙射线电子通量是不那么微不足道的解释,由于复杂和快速演变的太阳层的磁场的结构,他们经历了,因为他们向内传播。
2022-07-25 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Solarprop 2.0: Modern charge-sign dependent solar modulation for everyone
RWTH Aachen University(亚琛工业大学)
介绍SOLARPROP 2.0,一个开源框架,通过随机微分方程求解输运方程,支持二维和三维磁场模型,并行化加速达三个数量级,并添加Python绑定,经文献验证,多数情况一致,但两个模型存在差异。
2026-10-02 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
The modulation of anomalous and galactic cosmic ray oxygen over successive solar cycle minima
最近的2009年和2020年太阳极小期都被归类为异常安静,并以异常高的银河宇宙射线(GCR)水平为特征。然而,与前几十年的趋势,其中异常宇宙射线(ACR)和GCR的水平强烈同意,ACR的强度没有达到这样高的创纪录的level.This之间的差异的行为GCR和ACR的研究在这项工作中,通过模拟GCR和ACR的氧在不同的运输条件下的加速和运输。在使用最近的观测约束模型中存在的任何剩余的自由参数后,我们表明,湍流条件下的特点是较高的GCR通量和低ACR通量由于ACR加速效率较低的太阳风终止冲击。我们提供这一点作为2009年和2020年期间观察到的ACR/GCR差异的解释,与以前的太阳周期相比。
2023-02-06 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
A Very Local Interstellar Spectrum for Galactic Electrons
我们提出了一个新的本地星际宇宙线电子的能量范围从1 MeV到70 GeV的频谱。在(0.8 ± 0.2)GeV以下,它具有幂律形式,E^-(1.55 ± 0.05),具有E动能,这与以前的研究一致。这是通过将2010年期间观测到的旅行者1号电子数据与综合调制模型进行比较得出的。然而,为了重现2006年末在地球上观测到的PAMELA电子谱,并解决电子谱在约2 GeV到约20 GeV之间意外增加的问题,发现该能量范围的谱指数为-(3.3 ± 0.1),而不是报告的-(3.18 ± 0.05)。这个特征不可能是由太阳调制或日光层内的任何其他过程引起的。
2013-08-07 astro-ph.HE astro-ph.SR
Temporal Correlation between Positive-Charged Cosmic Ray Flux and Solar Polar Field Variation: Insights from Delayed Modulation Analysis
本研究利用 AMS 和 WSO 数据分析地球附近宇宙射线的时间依赖性调制,发现质子通量与太阳极区磁场间存在约 10 个月且随刚度变化的时间滞后关系,并提出了相关机制,为空间天气预报和任务安全提供了重要见解。
2025-03-31 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Unified Solar Modulation Potential for Same-Charge Cosmic Rays and Implications for Local Interstellar Spectra
本文利用AMS-02高精度数据,在力场近似框架下证实同电荷宇宙射线粒子在太阳活动低年共享统一的太阳调制势,并据此在无需先验假设的情况下推导出正电子的局地星际能谱,为研究其奇异起源提供基础。
2025-09-23 astro-ph.HE astro-ph.SR
An empirical modification of the force field approach to describe the modulation of galactic cosmic rays close to Earth in a broad range of rigidities
银河宇宙射线(GCR)在穿过日光层的过程中,在被地球探测到之前会受到各种效应的调制。这个过程可以用帕克方程来描述,它根据主要的调制过程:对流、漂移、扩散和绝热能量变化来计算GCR的相空间分布。该方程的一阶近似是力场方法,将其简化为单参数依赖性,即太阳调制势$ϕ$。利用这种方法,它是可能的重建$ϕ$从地面和航天器的测量。然而,以前已经表明,$ϕ$不仅取决于本地星际光谱(LIS),但也对感兴趣的能量范围。我们已经研究了这种能量依赖性进一步,使用公布的质子强度谱获得的PAMELA以及更重的核测量IMP-8和ACE/CRIS。我们的研究结果表明,在较低的能量,包括强烈的依赖于太阳磁时代的严重限制。基于这些发现,我们将概述一个新的工具来描述GCR质子谱的能量范围从几百兆电子伏到几十个GeV的最后一个太阳周期。为了显示我们的修改的重要性,我们计算宇宙成因放射性核素$^{10}$ Be的全球生产率,这是一个代理的太阳活动追溯到几千年。
2017-10-30 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Local interstellar spectra and solar modulation of cosmic ray proton and Helium
本文利用 AMS-02 月度数据和改进的双势力场模型,重构质子与氦的宽能段本地星际谱,并解释太阳调制及 p/He 比值的长期变化。
2024-09-27 astro-ph.HE astro-ph.SR
Recurrent galactic cosmic-ray flux modulation in L1 and geomagnetic activity during the declining phase of the solar cycle 24
内日球层中银河宇宙线(GCR)通量的短期变化($<$ 1个月)主要与高速太阳风流(HSS)和行星际(IP)对应的日冕物质抛射(ICME)的通过有关。在第24太阳周期(2016年2月至2017年7月)拉格朗日点L1附近的下降部分,欧空局LISA探路者(LPF)航天器上飞行的粒子探测器收集的数据允许研究70 MeV n $^{-1}$以上的经常性宇宙射线通量调制的特征。%当太阳风速度为$>$ 400 km s $^{-1}$和/或IP磁场强度$>$ 10 nT时,观察到这些调制。结果表明,在HSS和ICME过境之前,单个调制的幅度和演化以独特的方式依赖于IP等离子体参数和粒子通量强度。通过将低通滤波器数据与国际空间站上的AMS-02磁谱仪实验同时收集的数据和地球极地中子监测器收集的数据进行比较,研究了在周期性短期变化期间不同能量下的GCR通量调制。其目的还在于确定近实时粒子观测要求,以理清GCR通量的长期和短期变化的作用,从而评价空间高灵敏度仪器的性能,如未来用于引力波探测的干涉仪。最后,讨论了2016-2017年L1周期性GCR通量变化观测与弱到中等地磁活动之间的关系。当IP磁场的B $_z$分量指向北方时,短期周期性GCR通量变化是周期性地磁活动的良好代表。
2020-12-04 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Modeling the time and energy behavior of the GCR intensity in the periods of low activity around the last three solar minima
使用简单的模型描述的GCR调制在日光层和所附的文件中讨论的参数集,我们模拟的时间和能量行为的GCR强度在地球附近的低太阳活动期间观察到的最后三个太阳极小期的一些功能。为了理解GCR行为中这些特征的机制,我们使用建议的早期将计算强度分解为与主要过程(扩散、绝热损失、对流和漂移)对应的部分强度。
2014-11-27 astro-ph.SR physics.space-ph
Complex Rotational Modulation of Rapidly Rotating M-Stars Observed with TESS
我们已经寻找短周期的恒星的光变曲线与$T_{\rm eff}$冷却器比4000 K从2分钟的节奏数据在TESS部门1和2。本文报道了在10颗自转周期小于1天的M矮星中,发现了10颗具有高度结构化自转调制模式的快速自转M矮星。星点模型无法解释高度结构化的周期性变化,通常表现出10到40个傅立叶谐波。之前在上天蝎座协会的K2观测之后报告了一组类似的物体(Stauffer等人,2017)。我们研究的可能性,不寻常的结构光变曲线可能源于被困在恒星磁层或附近的带电尘埃粒子的吸收。我们还简要探讨了光变曲线中尖锐的结构特征是由日冕气体消光、恒星表面辐射的光束或恒星周围尘埃环遮蔽斑点产生的可能性。后者也许是这些设想中最有希望的一种。大多数的结构旋转显示耀斑活动,我们调查的调制模式的变化,最大的耀斑。作为这项研究的一部分,我们还报告了371个快速旋转的M-矮星的发现,其旋转周期小于4小时,其中最短的周期为1.63小时。
2019-04-09 astro-ph.SR
New insights from cross-correlation studies between Solar activity and Cosmic-ray fluxes
观测到的行星际空间宇宙射线强度的变化是由太阳磁活动在其11年准周期周期内的演变驱动的。因此,研究太阳活动指数和宇宙射线强度测量之间的关系对于了解日光层中粒子传输的基本过程至关重要。在这里,我们已经完成了一个全球性的表征太阳调制的宇宙射线在太阳活动周期和不同能量的宇宙粒子。我们提出了我们的互相关研究使用的数据从空间实验,中子监测器和太阳观测站收集了几个太阳周期。
2022-10-11 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph