Distorted Magnetic Flux Ropes within Interplanetary Coronal Mass Ejections
针对行星际日冕物质抛射内磁通量绳传统模型几何形态过于简单的问题，提出可描述任意横截面扭曲与磁轴形变的完全解析扭曲磁通量绳模型，经2023年4月23日ICME事件多点观测验证有效。
2024-06-18 astro-ph.SR physics.space-ph
Helicity-conserving relaxation in unstable and merging magnetic flux ropes
本文研究磁通量绳因理想扭结不稳定性及相互作用合并而发生的螺旋度守恒弛豫，结合三维MHD与测试粒子模拟解释太阳耀斑和球形托卡马克过程。
2023-08-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph
The Driver of Coronal Mass Ejections in the Low Corona: A Flux Rope
最近的太阳动力学观测表明，日冕物质抛射（CME）由一个多温度结构组成：一个热的通量绳和一个冷的前沿（LF）。通量绳首先在大气成像组件94 A和131 A通带中表现为扭曲的热通道。在CME的脉冲加速阶段，扭曲的热通道沿极性反转线上升并发展成半圆形的磁通绳状结构。与此同时，上升的热通道压缩周围的磁场和等离子体，它们相继堆叠成CME LF。本文详细研究了分别发生在2011年3月7日和2011年3月8日的两次观测良好的CME。每个人都与M级耀斑有关。通过运动学分析，我们发现：（1）热通道的上升早于CME LF的首次出现和伴随的耀斑爆发;（2）热通道的速度总是快于LF的速度，至少在AIA的视场内是这样。因此，热通道作为一个连续的驱动器的CME的形成和爆发的早期加速阶段。随后，这两个日冕物质抛射的白光图像可以很好地再现了梯度圆柱壳通量绳模型。这些结果表明，预先存在的磁通绳起着关键作用，在CME的启动和形成。
2012-11-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Distorted-Toroidal Flux Rope model for Heliospheric Flux Ropes
针对日球层磁通量绳三维表征难题，提出具有任意横截面的扭曲环形通量绳解析模型，可自洽求解麦克斯韦方程组，为研究太阳风磁结构复杂扭曲提供新工具。
2022-10-27 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Investigating pre-eruptive magnetic properties at the footprints of erupting magnetic flux ropes
众所周知，太阳爆发是由储存在日冕载流磁场中的自由磁能提供动力的。人们也普遍认为，磁通量绳（MFR）是许多日冕物质抛射（CME）的关键组成部分。仍然存在争议的是，MFR是否在火山爆发之前就存在了。我们的目的是确定MFRs的祖细胞，并调查与这些祖细胞喷发前的磁性。在这里，我们分析了2010年至2015年从盘中心45度内爆发的28个MFR。所有的MFRs的脚都可以通过共轭冠状变暗很好地识别。然后，我们计算磁性的脚的MFRs，在他们的爆发之前，使用日震和磁成像仪（HMI）矢量磁图。我们的研究结果表明，只有8个爆发的MFR与显着的非中和电流，其中4个也表现出爆发前的足迹调光。扭转和电流分布是不对称的，在这两个脚的MFRs。与非中和电流相关的喷发前变暗的存在表明了预先存在的MFR。此外，足迹内共轭调光和电流的演化可以为磁共振的内部结构及其形成机制提供线索。
2022-11-29 astro-ph.SR
Magnetic field-line lengths inside interplanetary magnetic flux ropes
我们报告了行星际日冕物质抛射（ICME）中嵌入的磁通量绳的磁力线扭曲和长度分布的详细和系统的研究。利用Grad-Shafranov重构方法和常扭非线性无力磁绳模型，基于现场Wind航天器测量数据，揭示了圆柱形磁绳中磁力线扭度与长度之间的密切关系。我们发现行星际磁通绳中的磁力线扭曲分布与Lundquist模型不一致。特别是，我们利用Kahler等人（2011年）根据1 AU高能电子爆发观测和Wind航天器探测到的相关III型无线电发射提供的选定ICME事件内磁场-线长度的独特测量。这些直接测量与我们的模型计算进行比较，以帮助评估嵌入的磁结构的磁通绳解释。通过使用不同的磁通绳模型，我们表明，现场直接测量的场线长度是一致的磁通绳结构与螺旋场线的恒定和低扭曲，很大程度上不同于Lundquist模型，特别是对于相对较大规模的磁通绳。
2015-02-18 astro-ph.SR
Polarimetric Properties of Flux-Ropes and Sheared Arcades in Coronal Prominence Cavities
日冕磁场是太阳动力学事件的主要驱动力。某些红外日冕发射线的线偏振和圆偏振信号包含有关磁场的信息，并且为了访问该信息，必须使用正演或反演方法。我们研究了三种适用于极冠灯丝腔的日冕磁结构，通过正向计算产生合成极化数据。我们分析这些正演数据，以确定每个模型的区别特征。我们的结论是，它是可能的，以区分圆柱形磁通绳，spheromak磁通绳，和剪切拱廊使用日冕偏振测量。如果其中一个模型被发现与观测测量结果一致，这将意味着对某些静止细丝周围的磁性形态的积极识别，这将导致对它们如何形成以及为什么爆发的更好理解。
2013-04-29 astro-ph.SR
Are There Different Populations of Flux Ropes in the Solar Wind?
磁通绳是一种扭曲的磁性结构，可以通过在太阳风中的现场测量来检测。然而，不同性质的检测通量绳表明不同类型的通量绳人口。因此，是否存在不同的通量绳群？答案是肯定的，这是对在1天文单位观测到的包括磁云（MC）在内的四个通量绳列表进行分析的结果。四个列表的现场数据已与相同的圆柱形无力场模型，它提供了一个估计的局部磁通绳参数，如其半径和方向。由于磁通绳分布有一个大的动态范围，我们超越了一个简单的直方图分析，通过开发一个分区技术，均匀分布的半径范围内的统计波动。通过这样做，我们发现半径R<0.1 AU的小通量绳具有陡峭的幂律分布，而较大的通量绳（称为MC）具有高斯分布。接下来，从四个CME目录中，我们估计每年的预期通量绳频率为1 AU。我们发现，预测的数字是类似的频率在原位观察到的MC。然而，我们也发现，小通量绳的丰度至少是日冕物质抛射的10倍，即使是窄通量绳。通过对这些小通量绳起源的不同可能性的研究，我们得出结论，这些扭曲结构可以由低日冕或日冕流光中的喷流形成。
2014-01-27 astro-ph.SR
High-resolution Observations of a Flux Rope with the Interface Region Imaging Spectrograph
我们报告了2014年8月30日使用\emph{Interface Region Imaging Spectrograph}（IRIS）在过渡区温度下观测到的磁通绳。最初，磁通量抵消不断发生，灯丝被激活。然后，来自灯丝的明亮物质向南移动，并追踪出几个精细的结构。这些精细结构相互扭曲和缠结，在1330 ° C下表现为小磁通绳，总扭曲约为4 $π$。之后，磁通绳围绕其轴线进行逆时针（自上而下观察）解绕运动。对C { \sc ii} 1335.71 π在磁绳南侧的光谱观测表明，在磁绳的西侧出现了6 $-$ 24 km s $^{-1}$的多普勒红移，这与磁绳的逆时针旋转运动相一致。我们认为，磁通量的取消启动重联和一些激活的通量绳。磁绳的储存扭转和磁螺旋度通过后期的解绕运动被输送到高层大气中。小尺度通量绳（宽度为8.3 $^{\prime\prime}$）具有螺旋磁力线的圆柱形状，与1998年6月2日大尺度CME核心（宽度为1.54 $R_{\odot}$）的形态相似。这种相似性表明太阳上存在不同尺度的通量绳。
2015-08-29 astro-ph.SR
Small-scale Magnetic Flux Ropes in the First two Parker Solar Probe Encounters
小尺度磁通量绳（SFR）是太阳风中一类具有螺旋磁场线的结构。在最近的一份报告（Chen & Hu 2020）中，我们使用Helios，ACE/Wind，ESTA和Voyager航天器的原位测量，提出了SFR从0.29到8 au的性质的径向变化。随着帕克太阳探测器（PSP）的发射，我们将以前的调查进一步扩展到日光层内部。我们应用一个基于Grad-Shafranov的算法来识别SFR在前两个PSP的遭遇。我们发现，在太阳附近检测到的SFR的数量远小于在较大的径向距离，磁流体动力学（MHD）湍流可能作为本地源产生这些结构。Alfvenic结构的流行显著抑制了在较近距离处的SFR的检测。我们比较了SFR事件列表与其他事件识别方法，产生了十几个匹配良好的事件。两个选定的事件的横截面图确认圆柱形磁通量绳配置。SFR的磁场和日心距离之间的幂律关系似乎保持到0.16 au。
2020-09-13 astro-ph.SR physics.space-ph
A Plasma β Transition Within a Propagating Flux Rope
本文对磁通量绳（FR）在日光层中的传播进行了2.5维MHD模拟，并对观测到的等离子体急剧β跃迁的原因进行了研究。具体来说，我们认为一个强大的内部磁场和爆炸性的快速启动，使等离子体β是显着低于在FR比鞘区形成的。这导致了一个不寻常的FR形态在第一阶段的传播，而更传统的观点（例如，从空间天气模拟，如Enlil）的“煎饼”形FR被观察到，因为它接近1 AU。我们调查如何均分线，定义的磁韦伯数，周围的核心区域的传播FR可以划定一个边界层，有一个尖锐的过渡等离子体β。子结构影响环形磁通的分布，大部分磁通保留在一个小的核心区域，保持准圆柱形结构。定量地，我们调查的点的相对流入场的动能密度等于横向磁场的能量密度（即有效张力）的轨迹。模拟提供了令人信服的证据，在所有的日心距离的环形磁通量的分布远离FR轴不是线性的，与80%的环形磁通量发生在40%的距离从FR轴。因此，我们的模拟显示的证据表明，竞争的想法，一个饼状结构的远程观察可以共存于一个准圆柱形的磁性结构在现场看到。
2013-11-27 astro-ph.SR
The Evolution of Writhe in Kink-Unstable Flux Ropes and Erupting Filaments
扭曲磁通量管的螺旋扭折不稳定性被认为是太阳暗条爆发和日冕物质抛射（CME）的触发机制。为了研究是否可以从这些事件中的扭动观测中获得爆发前扭曲的估计，我们定量分析了扭曲到扭动的不稳定过程中的转换，使用数值模拟。我们考虑了线束缚的、圆柱对称的Gold-Hoyle磁绳模型，并利用Berger和Prior的公式测量了磁绳的蠕动，该公式将量表示为空间中的单个积分。我们发现，扭曲转化为扭动的量并不简单地与初始磁通绳扭曲的比例，但主要取决于更高的纵向阶比基本模式的不稳定本征模式的增长率。的扭曲的饱和度，以及形状的扭结磁通绳，是非常相似的初始磁通绳扭曲，这基本上排除了估计喷发前扭曲的测量扭曲的相当大的范围。然而，我们的模拟表明，$\sim 6π$的扭曲上限为大部分的长丝之前，他们的爆发。
2014-03-06 astro-ph.SR
Investigating an Erupting Metric-decimetric Radio Depression and its Physical Origin
本文利用稻城射电望远镜等设备观测2024年3月17日暗条爆发，发现射电暗区比Hα和极紫外波段更连贯，并通过三维MHD模拟揭示其源于爆发磁绳内冷密物质的强吸收，且仅占据磁绳下部。
2025-04-08 astro-ph.SR
Regularized Biot-Savart Laws for Modeling Magnetic Flux Ropes
许多现有的模型假设磁通量绳在太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）中起着关键作用。因此，重要的是开发有效的方法来构建磁绳配置所观察到的数据和喷发前的源区的形态约束。为此，我们推导并实现了一个紧凑的解析形式，表示磁场的薄磁通绳的轴的任意形状和圆形截面。这种形式意味着磁通绳携带轴向电流$I$和轴向磁通$F$，因此相应的磁场是分别与$I$和$F$成比例的轴向和方位角矢量势之和的旋度。我们表示的矢量势的修改后的毕奥-萨伐尔定律的内核在这样一种方式，即在轴上正则化，当轴是直的，这些法律定义了一个圆柱形的力免费磁绳与抛物线剖面的轴向电流密度。对于我们迄今为止研究的案例，我们通过使用观测到的磁图，沿着喷发源区的极性反转线确定了绳轴的形状。沿轴的高度变化和其他磁绳参数估计的位场外推。使用这种启发式的方法，我们能够构建2009年2月13日和2011年10月1日CME事件爆发前的配置。这些应用表明，我们的新方法的灵活性和效率，为激励喷发前的配置在CME的模拟。
2017-12-18 astro-ph.SR
Identifying Flux Rope Signatures Using a Deep Neural Network
The Catholic University of America（美国天主教大学）；ADNET Systems Inc.（ADNET系统公司）；Universidad de Málaga（马拉加大学）；ASTRA, LLC.（ASTRA有限责任公司）
行星际日冕物质抛射（ICMEs）的内部磁场结构是当前空间天气学面临的主要挑战之一。目前，观测到的单调和相干的磁位形与航天器穿过具有螺旋磁场线拓扑结构的大通量绳的结果相关联。这种排列的分类对于预测地磁扰动是必不可少的。因此，分类依赖于ICME的内部结构是组织良好的磁通量绳的假设。本文应用机器学习和当前物理磁绳分析模型来识别和进一步理解ICME的内部结构。我们训练了一个图像识别人工神经网络与分析磁通绳数据，从一个圆柱形（圆形和椭圆形横截面）模型内的许多可能的轨迹的范围内生成。然后，根据1995-2015年期间从WIND观测到的ICME对训练的网络进行了评估。本文中开发的方法可以正确地分类84%的简单的真实情况下，并有76%的成功率扩展到一个更广泛的集与5%的噪声应用时，虽然它确实表现出有利于积极的磁通绳分类的偏见。作为迈向可推广的分类和参数化工具的第一步，这些结果显示出希望。随着进一步的调整和完善，我们的模型提出了一个强大的潜力，演变成一个强大的工具，用于识别磁通绳配置从原位数据。
2020-08-30 astro-ph.IM astro-ph.SR cs.LG
An Analytical Diffusion-Expansion Model for Forbush Decreases Caused by Flux Ropes
我们提出了一个分析扩散膨胀Forbush减少（FD）模型ForbMod的基础上广泛使用的方法，最初空的，封闭的磁结构（即磁通绳），填充缓慢的垂直扩散的粒子。该模型仅限于解释行星际日冕物质抛射（ICME）的磁结构所引起的低气压。我们使用远程CME观测和三维重建方法（分级圆柱壳法）来约束FD模型的初始边界条件，并考虑到CME的演化特性，将磁通绳膨胀。几个磁绳膨胀模式被认为是，这可能会导致不同的FD特性。在一般情况下，该模型是定性与观察一致，而定量协议取决于扩散系数和膨胀性能（扩散和膨胀的相互作用）。进行了一项病例研究，以解释2014年5月30日观察到的FD。所观察到的FD拟合得很好，ForbMod的所有膨胀模式，仅使用扩散系数作为自由参数，其中扩散参数被发现对应于预期的值范围。我们的研究表明，在一般情况下，该模型是能够解释的全球性质的FD所造成的FR，因此可以用来帮助理解潜在的物理案例研究。
2018-05-02 astro-ph.SR
Ensemble simulations of the 12 July 2012 Coronal Mass Ejection with the Constant Turn Flux Rope Model
基于磁通绳的日冕物质抛射（CME）磁流体动力学模拟是预测CME到达时间和地球磁场的有效工具。在这项工作中，我们介绍了一个恒定匝通量绳模型，并使用它来模拟12-July-2012 16：48 CME在内日光层。我们约束的初始参数的CME使用的渐变圆柱壳（GCS）模型和重新连接的流量在喷发后拱廊。我们正确地再现了地球上日冕物质抛射的所有磁场分量，到达时间误差约为1小时。通过比较多项研究和目录中报告的56个CME的GCS参数，我们进一步估计了GCS拟合的平均主观不确定性。我们确定了GCS对CME纬度、经度、倾斜和速度的估计的平均不确定度分别为5.74度、11.23度、24.71度和11.4%。使用这些，我们已经为2012年7月12日的CME创建了77个合奏成员。我们发现55%的系综成员正确地再现了地球上磁场分量的符号。我们还确定，GCS拟合的不确定性可以将CME到达时间预测窗口扩大到2012年7月12日的CME约12小时。在调查的预报准确率介绍了个别GCS参数的不确定性，我们得出的结论是，半角和纵横比的预测磁场的2012年7月12日日冕物质抛射的影响不大，而经度和倾斜的不确定性可以引入一个相对较大的传播在地球上预测的磁场。
2022-05-25 astro-ph.SR physics.space-ph
Characteristics of a Gradual Filament Eruption and Subsequent CME Propagation in Relation to a Strong Geomagnetic Storm
2018年8月26日发生了一场意想不到的强烈磁暴，这是由一个大的宁静区暗条逐渐爆发的缓慢日冕物质抛射（CME）造成的。本文利用遥感和现场观测资料，研究了该日冕物质抛射与强磁暴的关系。外推灯丝周围的日冕磁场，并与EUV观测进行比较。我们确定的传播方向和倾斜角的CME通量绳在太阳附近使用一个分级的圆柱壳（GCS）模型和日地运动学的CME与广角成像观测从STEREO A。我们重建的磁通绳结构，使用梯度Shafranov技术的基础上，在地球上的原位测量，并比较它与太阳观测和GCS的结果。我们的结论是：（1）暗条的爆发异常缓慢，且发生在日冕场衰减指数临界高度较低的区域：（2）日冕物质抛射通量绳的轴在日冕和行星际空间都有旋转，倾向于与当地的日球电流片对齐;（3）日冕物质抛射位于慢速太阳风和快速太阳风之间，在1天文单位处日冕物质抛射内部的磁场增强，（4）磁暴是由于磁场增强和磁绳旋转导致磁绳在1天文单位处向南运动引起的。
2019-08-29 astro-ph.SR 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
A Sun-to-Earth analysis of magnetic helicity of the 17-18 March 2013 interplanetary coronal mass ejection
我们比较了2013年3月17-18日行星际日冕物质抛射（ICME）通量绳在1 AU和太阳对应物中的磁螺旋度。前身日冕物质抛射（CME）于2013年3月15日从NOAA活动区11692爆发，并与M1.1耀斑有关。我们使用喷发后拱廊（PEA）方法（Gopalswamy et al. 2017 a）导出源区重联通量，该方法使用光球磁图和PEA下的面积。通过对白光日冕物质抛射观测的正演模拟，得到了近太阳磁绳的几何特性。结合几何特性和重联通量，我们提取了CME通量绳的磁性（Gopalswamy等人，2017 b）。我们推导出磁螺旋度的磁通绳使用其磁性和几何性质获得的太阳附近，并在1 AU。我们使用一个常数-α无力圆柱形磁绳模型来拟合现场观测数据，以获得1-AU ICME的磁性和几何信息。我们发现ICME和CME之间的螺旋度的振幅和符号有很好的对应关系，假设一个半圆形（半环面）的ICME通量绳的长度为π AU。我们发现，在1 AU的总通量绳螺旋度的约83%是由低日冕中的磁重联注入的。讨论了磁绳长度的假设对磁螺度的影响。这项研究通过日地系统连接磁通量绳的螺旋度，对于行星际介质中螺旋度的起源和1天文单位处ICME通量绳的拓扑结构及其空间天气后果具有重要意义。
2017-12-04 astro-ph.SR
The photospheric energy and helicity budgets of the flux-injection hypothesis
驱动日冕物质抛射（CME）的通量注入假说需要大量的磁能和螺旋度通量通过光球的传输伴随着爆发。在磁流体力学近似下，这些通量是由扭曲的磁场和/或光球中的通量出现产生的。2000年9月12日观测到的日冕物质抛射轨迹，用通量绳模型拟合，约束了能量和螺旋度预算，以检验通量注入假说。最佳的速度配置文件的几个驱动方案估计通过最小化光球等离子体速度的圆柱对称的磁通量绳磁场的磁通量预算所需的磁通量绳模型。理想的通量注入，只涉及通量出现，需要在6 × 10^8 km^2的面积上，有超过太阳逃逸速度617 km/s的高超音速上升流，才能满足通量绳模型的能量和螺旋度预算。这些估计进行了比较，磁场和多普勒测量从太阳日光层天文台/迈克尔逊多普勒成像仪在2000年9月12日在CME的脚点。观测到的多普勒信号不足以解释通量注入假设所需的能量和螺旋度预算。
2010-03-31 astro-ph.SR
Analysis of the Helical Kink Stability of Differently Twisted Magnetic Flux Ropes
磁通量绳（MFR）通常被认为是控制螺旋度从太阳到日光层的传输的磁性结构。它们在螺旋状组织的磁结构中夹带一个受限的等离子体，并能够引起地磁活动。最惠国制度的形成、演变和扭曲分布是引起激烈辩论的问题。虽然到目前为止已经提出了不同的扭曲轮廓，但还没有一个被彻底探索。这项工作的目的是提出一个理论研究的条件下，具有不同的扭曲配置文件是扭结稳定的，从而揭示了上述方面的一些光。磁场根据Nieves-Chinchilla等人（Astrophys. J. 823，27，2016）以及Lundquist和Gold-Hoyle模型，并且用基于Linton、Longcope和Fisher（Astrophys. J. 469，954，1996）。结果进行了讨论，在MFR旋转，磁力，反向手征的情况下，和整个日光层的膨胀，除其他外，提供了一个理论背景，以提高目前的理解的内部磁场配置的日冕物质抛射（CME）。帕克太阳探测器或太阳轨道飞行器等新任务获得的数据将有机会通过观察比以往任何时候都更接近太阳的MFR来探索这些结果和想法。
2020-08-11 astro-ph.SR
Energetic Ion Composition as a Means of Investigating the Physical Origins of Alpha Particle Heavy Magnetic Switchbacks
本研究针对磁折返物理起源尚不明确的问题，通过统计方法分析磁折返事件的高能离子成分，发现其离子通量峰值到达时间的差异支持日冕起源说，且折返内等离子体结构与重联等离子体团特征相似。
2025-09-01 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The Automatic Identification and Tracking of Coronal Flux Ropes -- Part I: Footpoints and Fluxes
本文提出一种高效算法用于追踪太阳爆发磁通量绳的早期动力学，通过数据驱动模拟和观测对比验证，有效提取了磁通量绳并分析了其足点运动和环向磁通量等关键特性。
2023-06-26 astro-ph.SR
X-CME: From In Situ Flux-Rope Reconstruction to CME Propagation Forecasting
X-CME结合中间距离磁场重建与几何一致的传播模型，提升CME到达时间预测精度和影响评估。
2025-12-01 astro-ph.SR
A Full Study on the Sun-Earth Connection of an Earth-Directed CME Magnetic Flux Rope
利用SDO、STEREO、SOHO和WIND航天器的观测资料，对2013年4月11日NOAA 11719源活动区（AR）的日冕物质抛射（CME）磁通量绳（MFR）喷发事件进行了研究。源AR由预先存在的S形结构堆叠在被视为MFR系统的细丝通道上组成。低日冕的EUV观测表明，在过去两天的连续缓慢的通量运动的影响下，通过在S形中间的环的系绳切割重连来增加轴向通量，从而进一步发展了这个MFR系统。我们的研究表明，在AR中的MFR系统启动向上运动的扭结不稳定性和进一步驱动的环面不稳定性。在同时三点日冕观测中捕获的CME形态，与分级圆柱壳（GCS）模型拟合，并辨别出与源AR中的磁中性线取向对齐的MFR拓扑结构。这种MFR自相似地扩展，并发现在相关的近地磁云（MC）中有源AR扭曲签名。我们进一步推导出运动学的CME传播采用了过多的立体以及单航天器重建技术。虽然与其他方法相比，立体方法的表现相对较差，但与原位测量相比，拟合方法在估计CME的到达时间方面效果最好。通过GCS拟合得到的约束太阳风速度、阻力参数和三维运动学参数，我们从基于阻力的模型中构建了与现场MC到达一致的CME运动学模型。
2015-10-07 astro-ph.SR
Multi-Spacecraft Observations of the Rotation and Non-Radial Motion of a CME Flux Rope causing an intense geomagnetic storm
我们利用SDO、SOHO、STEREO A和Wind的观测结果，对2015年12月16日AR 12468的日冕物质抛射（CME）的旋转和非径向运动进行了研究。源区的EUV和HMI观测表明，在喷发前，伴随的磁通量绳（MFR）轴指向东方。我们使用非线性前自由场（NLFFF）外推来确定日冕磁场的配置并计算不同高度处的磁能密度分布。磁能密度的分布呈现出向东北方向的强烈梯度。由GCS模型得到的CME传播方向与源区径向偏离约45 °经度和约30 °纬度，这与AR周围的磁能分布梯度一致。GCS模型确定的MFR轴指向南方，在1AU处用Grad-Shafranov（GS）方法重建的MFR与GCS模拟的MFR取向基本一致，这表明MFR旋转发生在低电晕区。最小Dst为-155nT的强磁暴是由MFR的旋转引起的。这些结果表明，围绕MFR的日冕磁场在MFR的旋转和传播方向起着至关重要的作用。
2018-01-23 astro-ph.SR
A Helicity-Based Method to Infer the CME Magnetic Field Magnitude in Sun and Geospace: Generalization and Extension to Sun-Like and M-Dwarf Stars and Implications for Exoplanet Habitability
Patsourakos等人（Astrophys. J. 817，14，2016）和Patsourakos和Georgoulis（Astron. Astrophys. 595，A121，2016）介绍了一种方法来推断在太阳日冕和更远的行星际介质中的通量绳日冕物质抛射（CME）中的轴向磁场。该方法基于磁螺旋度守恒原理，使用太阳源区的相对磁螺旋度作为输入估计，以及相应的CME通量绳的半径和长度。该方法最初应用于圆柱形的力免费磁通绳，令人鼓舞的结果。我们在此将我们的框架沿着两条不同的路线延伸。首先，我们将我们的形式主义推广到几种可能的磁通绳配置（线性和非线性的力自由，非力自由，spheromak，和环面）调查的依赖性所产生的CME轴向磁场的输入参数和所采用的磁通绳配置。其次，我们将我们的框架推广到类太阳和活跃的M-矮星的超级耀斑。在定性意义上，我们发现地球可能不会经历严重的大气侵蚀磁层压缩，即使是爆发的太阳超级耀斑，其能量比目前观测到的最大的地球静止运行环境卫星（GOES）X级耀斑高约10^4倍。此外，最近发现的两颗与地球相似性指数最高的系外行星开普勒438 b和比邻星b似乎位于行星际日冕物质抛射（ICME）造成的大气侵蚀的禁止区域，除非它们拥有比地球高得多的行星磁场。
2017-07-12 astro-ph.SR
The Automatic Identification and Tracking of Coronal Flux Ropes -- Part II: New Mathematical Morphology-based Flux Rope Extraction Method and Deflection Analysis
本文提出一种基于扭曲参数和数学形态学的日冕磁通量绳提取新方法，通过追踪AR12473和AR11176活动区中磁通量绳的三维运动，揭示了即使在低日冕高度下磁通量绳传播方向也会发生显著偏转。
2023-12-01 astro-ph.SR
Failed Solar Eruption of A Multi-thermal Flux Rope
磁通量绳（FR），承载着热等离子体，被认为是日冕物质抛射物理学的核心。太阳动力学天文台（SDO）上的大气成像组件（AIA）的通带广泛观测到这种FR，这些通带对10 MK左右的热等离子体发射敏感。相比之下，观察到的温暖（约1 MK）对应的FR是稀疏的。在这项研究中，我们报告了失败的喷发的多热FR，托管热和温暖的等离子体。2015年5月1日，在太阳东南缘附近耀斑南侧的AIA高温通带中出现了一个热通道，然后向外爆发。在喷发过程中，它垂直于喷发方向旋转。热通道停止喷发，并逐渐消失，显示喷发失败。在热通道爆发期间，AIA低温通带中依次出现一条暖通道。它经历了与热通道相似的喷发失败、旋转和消失的演化过程。在AIA低温图像上，暖通道喷发前形成一个明亮的压缩锋。在热通道爆发下，发生了一个小耀斑，并在AIA高温通带内形成了连接爆发通道和耀斑的电流片。研究热通道和暖通道之间的时空关系，我们认为这两个通道扭曲在一起，构成了相同的多热FR，具有等离子体的高温和低温。
2022-11-21 astro-ph.SR
Tracking magnetic flux and helicity from Sun to Earth -- Multi-spacecraft analysis of a magnetic cloud and its solar source
为了更好地理解行星际空间中磁场相关量的动态演化，特别是磁通量和螺旋度的动态演化，我们分析了太阳爆发事件引起的完整效应链。我们研究了2021年11月1日和11月2日起源于NOAA活动区（AR）12891的一系列相关事件（一个封闭的C4.5耀斑，一个无耀斑的暗条爆发和一个双峰M级耀斑）。我们推导出AR 12891的磁结构，使用体视和非线性无力（NLFF）磁场建模，使我们能够识别日冕磁通绳，并估计其轴向通量和螺旋度。此外，我们计算重联通量的基础上耀斑带状和日冕变暗的遥感图像签名。通过与太阳轨道飞行器和近地航天器的原位测量结果相比较，我们可以得出行星际日冕物质抛射（ICME）演化的结论。后者是通过应用几何拟合技术（分级圆柱壳建模; GCS）和行星际传播模型（基于阻力的整体建模; DBEM）ICME的援助。NLFF模型表明，主机AR的磁结构的形式左手（负螺旋度）剪切拱廊/通量绳达到8-10毫米以上的光球水平的高度，在密切的协议与相应的立体估计。GCS和DBEM模拟结果表明，磁绳在行星际空间中以自相似的膨胀方式传播。在太阳源区域的磁重联处理的磁通量和螺旋度的比较和各自的预算的MC表明相当大的贡献，从喷发过程中，虽然爆发前的预算出现的相关性。
2022-10-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Prediction of the in situ coronal mass ejection rate for solar cycle 25: Implications for Parker Solar Probe in situ observations
帕克太阳探测器（PSP）和太阳轨道飞行器任务旨在在这十年内对太阳和行星际空间进行突破性的观测。我们表明，一个特别有趣的行星际日冕物质抛射（ICME）的PSP原位观测可能会出现在近距离太阳飞掠（$< 0.1$ ~AU）。在这段时间内，通过撞击ICME的前部和腿部，PSP可以两次原位观察到ICME内的相同磁通量绳。研究这种情况的可能性，我们基于太阳黑子数（SSN）的两个模型预测了太阳活动周期25的ICME率：（1）2019年专家小组的预测（最大SSN = 115），以及（2）McIntosh等人的预测（2020年，最大SSN = 232）。我们将SSN与Richardson和Cane列表以及我们自己的ICME目录中观测到的太阳活动周期23和24中的ICME速率联系起来，并计算出PSP将在2025年之前在日心距离$< 0.1$ AU处观测到1到7个ICME，其中包括1个$σ$不确定性。然后，我们模拟这样一个双交叉事件与半经验的3DCORE磁绳模型的潜在的磁绳签名，显示出一个警示的径向磁场分量$B_R$的海拔，和一个符号反转的分量$B_N$垂直于太阳赤道相比，在第一次遇到的场旋转。这为确定日冕物质抛射的结构提供了相当大的希望，这些日冕物质抛射接近于它们在日冕中的起源。
2020-09-17 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
3D Reconstruction and Interplanetary Expansion of the 2010 April 3rd CME
我们分析了2010年4月3日日冕物质抛射使用航天器日冕图像在不同的有利位置（SOHO，STEREO-A和STEREO-B）。我们进行了三维重建的磁通绳和冲击使用的分级圆柱壳（GCS）模型计算CME的运动学和形态参数（如速度，加速度，半径）。所得到的结果与经验模型描述的膨胀的日冕物质抛射半径在日光层和比较风航天器的原位测量：日冕物质抛射被发现向地球线性扩展。最后，我们将这一事件与SOHO航天器上的EPHIN仪器探测到的银河宇宙线（GCR）通量的减少（称为福布什减少（FD））联系起来。我们使用分析扩散膨胀模型（ForbMod）来计算磁场幂律指数，获得的值约为1.6，从而估计起始磁场约为0.01 G，轴向磁通量约为5x 1 E20 Mx（15.6 Rsun）。
2019-04-11 astro-ph.SR physics.space-ph
Exploring the biases of a new method based on minimum variance for interplanetary magnetic clouds
磁云（MC）是从太阳喷射出来的扭曲的磁性结构，由现场仪器探测。它们通常被建模为通量绳（FR）。FR全局特性的确定需要估计FR轴取向。其中最小方差（MV）方法是最灵活的，其特点是只有很少的假设。然而，与其他方法一样，MV也存在偏差。我们的目标是调查的方法的限制，并将其扩展到一个偏差较小的方法。我们首先确定了偏差的起源，通过测试MV方法的圆柱和椭圆模型的时间扩展可比的MC中观察到的。然后，我们开发了一种改进的MV方法来减少这些偏差。在与许多以前的出版物相比，我们发现，MV特征值的比率是不是一个可靠的指标，导出FR轴方向的精度。接下来，我们强调FR边界的重要性，因为它们强烈影响推导的轴方向。我们改进了MV方法，规定在最接近FR轴之前和之后应存在相同数量的方位通量。我们强调的重要性，同时找到FR轴方向和平衡的磁通量对应的边界的位置，以尽量减少推导FR轴方向的偏差。这种方法也可以定义一个内部磁通平衡的子FR。我们表明，MV的结果是少得多的偏见时，这个子FR的大小的妥协。对于弱非对称场时间分布，改进的MV提供了一个很好的确定FR轴方向。主要的剩余偏差是中等的（低于6度），主要存在于磁通绳轴和垂直于太阳-地球方向的平面之间的角度上。
2018-09-03 astro-ph.SR physics.space-ph
Visualizing the Magnetic Structure in Interplanetary Coronal Mass Ejections with ATHARV
Indian Institute of Science (IISc)（印度科学研究所）；Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences (ARIES)（阿里亚巴塔观测科学研究所）；Mahatma Jyotiba Phule Rohilkhand University（马哈特玛·乔蒂巴·普尔罗希尔坎德大学）；Indian Institute of Technology Delhi（德里印度理工学院）；Indian Institute of Space Science and Technology (IIST)（印度空间科学与技术学院）；IISER Kolkata（加尔各答印度科学教育研究所）
本文介绍了一种名为ATHARV的分析工具，通过将原位时间序列测量重映射到空间坐标，并结合多点观测，揭示了ICME内部磁场的三维结构和不均匀性。
2026-06-01 astro-ph.SR
Investigating the impact of the dynamic solar wind on the propagation of a coronal mass ejection with two models and multi-spacecraft measurements
本文利用锥模型和spheromak模型结合多航天器观测，研究了动态太阳风对2021年9月23日CME传播的影响，发现spheromak模型能更好地重建磁通量绳和鞘层特征，且动态太阳风导致CME减速更明显。
2025-11-09 astro-ph.SR
Heliospheric Evolution of Magnetic Clouds
研究了由至少两个径向排列的航天器记录的11个磁云的行星际演化。原位磁场测量拟合到圆柱对称的Gold-Hoyle无力均匀扭转磁通绳配置。分析表明，在统计意义上的研究MCs的扩展是兼容的自相似行为。然而，个别事件暴露了一个很大的分散的膨胀率，范围从非常弱到非常强的膨胀。单独地，只有四个事件显示出与各向同性自相似膨胀相容的膨胀率。结果表明，当MCs仍然接近太阳时，膨胀必须比研究的0.47 - 4.8 AU距离范围内的膨胀更强。磁场强度的演变显示出与各向同性自相似膨胀的情况下预期的行为有很大的偏差。在统计意义上，以及在大多数个别事件中，推断出的磁场减小得比预期慢得多。只有三个事件表现出与自相似扩展相容的行为。磁场的减小和MC尺寸的增大之间也存在差异，表明磁重联和几何形变在MC演化中起着重要作用。大约一半的事件显示出电流的衰减，正如自相似膨胀所预期的那样。从统计学上讲，推断的轴向磁通量与其保持恒定大致一致。而以大磁通量为特征的事件则表现出明显的磁通量减小趋势。
2019-04-17 astro-ph.SR physics.space-ph
On the Magnetic Reconnection and its Properties during a Flare Using a Magnetohydrodynamics Simulation
本文结合观测与数据约束MHD模拟，分析M1.1耀斑的重联磁通、磁通率及耀斑带足点演化，揭示中性点、磁通绳和二次重联机制。
2025-05-16 astro-ph.SR
Comparison of magnetic properties in a magnetic cloud and its solar source on April 11-14 2013
在日冕物质抛射和磁通量绳（MFR）的日地联系背景下，研究了2013年4月14-15日期间太阳活动区（AR）和磁云（MC）事件的磁特性。我们使用先进的成分探测器和源AR测量太阳动力学天文台的原位观测。用梯度-沙夫拉诺夫方法重建了MCs的磁结构，揭示了轴向磁场的北向分量，具有左手螺旋度。MC不变轴相对于指向北方的黄道平面高度倾斜，并且相对于源区域PIL旋转$117^o$。MC中的净轴向磁通和电流相对高于源区。在S形腿处的线性无力α分布（$10^{-7}-10^{-6}$ m $^{-1}$）与1-2 AU MFR的MC中的扭转数范围相匹配。MFR是非线性的无力的，具有从轴线（9圈/AU）朝向边缘减小的扭转。因此，Gold-Hoyle（GH）组态，假设一个恒定的扭曲，是更符合MC结构比Lundquist组态的扭曲从轴到边界增加。作为一个指示，GH配置产生更好的拟合全球趋势的原位磁场组件，在均方根方面，比Lundquist模型。在考虑MFR自相似膨胀效应的情况下，这些圆柱形结构改善了MC拟合结果。对于这种扭曲行为，本研究提出了一种替代的拟合程序，以更好地拟合MC磁结构及其源区链接。
2016-07-13 astro-ph.SR
On the three-dimensional relation between the coronal dimming, erupting filament and CME. Case study of the 28 October 2021 X1.0 event
本研究通过多视角观测和三维重建，分析了2021年10月28日X1.0事件中暗区、日珥喷发与CME的关系，提出暗区面积追踪方法，发现暗区增长方向反映低层喷发结构方向，且暗区形态与CME内部重建高度一致，验证了暗区观测用于推断CME方向的可行性。
2023-08-18 astro-ph.SR
