Hysteresis in a Solar Activity Cycle
我们分析了在太阳活动周期23的高级成分探测器(ACE)航天器获得的太阳风速度的现场测量。我们计算了一个稳健的复杂性度量,在太阳活动周期的不同阶段的太阳风时间序列的排列熵(S)。在将其应用于太阳风时间序列之前,首先在已知的动力学数据上对置换熵测度进行了检验。结果表明,在1天文单位处,太阳风速度波动的复杂性表现为滞后现象,并遵循活动周期的上升和下降阶段。这表明在一个太阳活动周期内,太阳风速度的动力学存在多稳定性。
2011-12-22 astro-ph.SR physics.space-ph
Implications of Recent Stellar Wind Measurements
最近对恒星风的测量被用来更新恒星风和日冕活动之间的关系。新的风力限制包括鲸鱼座τ星(G8 V)的Mdot<0.1 Mdot_sun的上限,这是由于没有探测到天体层H I莱曼α吸收而得出的。这个上限在这里是第一次报告,代表最弱的风约束使用天体层吸收技术。高质量损失率测量Mdot=10 Mdot_sun的Delta Pav(G8 IV)从天体层莱曼α吸收表明更强的风比主序星同等活动。最近根据蒸发的系外行星大气层的莱曼α吸收估计GJ 436(M3 V)的质量损失率非常低,为Mdot~0.06 Mdot_sun,这意味着与类似活动的GK矮星相比,不活动的M矮星可能有微弱的风。
2018-09-04 astro-ph.SR
X-ray spectral diagnostics of activity in massive stars
X射线直接证明了O型星风的不稳定性、时变结构和激波加热。观测到的宽X射线发射线提供了有关激波加热风等离子体运动学的信息,使我们能够测试风激波模型。它们的形状提供了关于风吸收的信息,从而提供了关于风质量损失率的信息。从X射线谱线确定的质量损失率对密度平方聚集效应不敏感,并且表明质量损失率比遭受密度平方效应的传统诊断降低3至6倍。宽带X射线光谱能量分布还通过软X射线吸收特征提供质量损失率信息。在某些情况下,风的吸收程度如此之高,以至于X射线SED的硬化可能相当显著。我们讨论这些结果适用于早期的O星zeta Pup(O4 If),9 Sgr(O4 V((f)和HD 93129 A(O2 If*)。
2010-09-28 astro-ph.SR
The temporal and spatial scales of density structures released in the slow solar wind during solar activity maximum
在最近的一项研究中,我们利用高度倾斜的日冕中性片来表明,在几个太阳半径(Rs)上径向延伸的密度结构在太阳表面上方约4-5 Rs处形成的缓慢太阳风中释放(Sanchez-Diaz等人,2017)。我们相关的签名,这一形成过程中间歇性的磁重联连续发生以上头盔流光。我们现在利用日地关系天文台(STEREO)的日光层图像映射的空间和时间分布的喷射结构。我们证明,流光经历准周期性的突发活动的同时涌出的小瞬变在大范围的纬度在日冕。这种循环活动导致了明确定义和广泛结构的出现。推导出的轨迹和运动学特性的个人小瞬变,使这些大尺度结构确认其与形成慢太阳风(SSW)。我们发现,这些瞬变释放,平均每19.5小时,同时在所有纬度与典型的径向尺寸为12 Rs。它们的空间分布,释放速率和三维范围被用来估计这种循环活动的贡献,进行向外的SSW的质量通量。我们的研究结果表明,在行星际空间,日光层电流片的全球结构是由一系列的斑点和相关的通量绳。我们用STEREO-A现场测量的一个例子证明了这一点。
2017-11-07 astro-ph.SR
Stellar magnetic activity and their influence on the habitability of exoplanets
恒星磁性,可通过旋光测量进行探索,是恒星环境中活动,电离,光解,化学和风的关键驱动力。因此,它对周围行星的大气层和磁层有重要影响。恒星磁场及其风的建模无论从观测还是理论的角度都是极具挑战性的,只有最近在观测仪器方面取得了突破性的进展--正如本次研讨会期间所讨论的那样--对恒星中磁流体动力学过程的更深入的理论理解使我们能够模拟恒星磁场和风及其对周围行星的影响,详细我们发起了一个国家和国际研究网络(NFN):“可居住性之路-从恒星到活跃恒星,行星到生命”,以解决年轻,活跃恒星/行星系统中环境的形成和可居住性问题。在这篇文章中,我们讨论了我们正在进行的工作,在这个项目中,并专注于如何恒星磁场,他们的风和恒星旋转的关系可以评估观测与相关技术,如塞曼多普勒成像(ZDI),场外推和风模拟。
2015-06-19 astro-ph.SR
Dynamics of Large Scale Solar Wind Streams Obtained by the Double Superposed Epoch Analysis: 5. Influence of the Solar Activity Decrease
在第23-24太阳活动周,太阳活动明显减少,因此,太阳风参数减少。基于OMNI基地1976-2019年的测量数据,采用双叠加历元方法研究了磁层扰动主要行星际驱动因素(太阳风类型CIR、鞘、喷出物和MC)的主要太阳风参数和磁层指数的时间剖面。研究的主要任务是比较太阳活动高峰期(21-22个太阳活动周期)和低活动期(23-24个太阳活动周期)的时间剖面。获得了以下结果。(1)该分析没有显示在最小值时期驾驶员持续时间的统计学显著变化。(2)低活动期各类型SW各参数的时间剖面形状与高活动期相同,但参数值较低。(3)在CIR事件中,太阳风流的经度角具有特征性的S形,但在低活动时期,它的变化范围比前一时期更大。
2022-08-09 astro-ph.SR physics.space-ph
Minimising magnetic activity effects in PLATO observations: insights from the Sun-as-a-star
Uppsala University(乌普萨拉大学);University of Warwick(华威大学);INAF – Osservatorio Astrofisico di Catania(意大利国家天体物理研究所卡塔尼亚天文台);Université Paris Cité(巴黎西岱大学);Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);CEA(法国原子能和替代能源委员会);CNRS(法国国家科学研究中心);Imperial College London(伦敦帝国理工学院)
通过分析不同时长的时间序列,量化了太阳-as-a-star中磁活动效应随观测基线平滑的程度,发现四年窗口最有效抑制偏差,而两年窗口改善有限。
2026-06-16 astro-ph.SR
Latitudinal dependence of the solar wind during periods of high and low activity through interplanetary scintillation
本研究利用MWA的IPS观测数据,分析第24-25周极小期与第25周上升期太阳风的纬度依赖性,发现活动期太阳风呈球对称,极小期存在纬度依赖且低中纬过渡需更陡S形曲线,赤道与南极密度比为1.62±0.02。
2025-06-17 astro-ph.SR
Coronal sources and in situ properties of the solar winds sampled by ACE during 1999-2008
我们确定了1999-2008年期间ACE航天器采样的太阳风的日冕源,并研究了作为风源函数的现场太阳风特性。采用标准的两步成图技术建立ACE风流经的磁通量管的光球足点。然后将这些足迹放在EIT 284~(TM)图像和光球磁图的背景下,使我们能够将源分为四组:冕洞(CH),活动区(AR),安静太阳(QS)和“未定义”。这种做法也使我们能够建立对太阳活动的反应的分数所占据的每一种太阳风,其速度和O $^{7+}$ /O $^{6+}$的比例在现场测量。我们发现,在最大阶段,大多数ACE风来自AR。在下降阶段,CHs和AR是同样重要的贡献者ACE太阳风。QS的贡献随着太阳活动的减少而增加,并在最小阶段达到最大值,此时QS似乎是ACE风的主要供应商。随着活动的减少,来自所有来源的风都趋于变冷,表现为O $^{7+}$ /O $^{6+}$比率越来越低。另一方面,在每个活动阶段,AR风往往是最慢的,并与最高的O $^{7+}$ /O $^{6+}$的比例,和CH风对应的另一个极端,与QS风之间躺在。仅将相同的分析方法应用于慢风,这里定义为速度低于500 km/s $^{-1}$的风,我们发现,就单个源组的贡献而言,基本上相同的总体行为。这一统计研究表明,QS区是太阳风在最低阶段的一个重要来源。
2015-05-03 astro-ph.SR
Symbolic analysis of slow solar wind data using rank order statistics
我们用秩序统计量分析了慢太阳风速度波动的时间序列数据。我们总共选择了18个数据集,这些数据集是由太阳神飞船在距离太阳0.32天文单位的内日光层测量的。这些数据集对应于1975-1982年,涵盖了太阳活动周期20的结束到活动周期21的中期。我们首先将秩序统计量应用于已知非线性系统的时间序列,然后将分析扩展到太阳风数据。我们发现,在一个活动周期中,控制太阳风速度的基本动力学几乎保持不变。然而,在一个太阳活动周期中,慢太阳风时间序列中的波动在活动周期的最大值之前增加
2011-12-22 astro-ph.SR physics.space-ph
On the estimation of solar wind velocity under varying solar activity conditions using Akatsuki measurements
本文利用拂晓号X波段信号多普勒谱宽测量,分析了2016和2022年两次掩星实验数据,验证了该方法在不同太阳活动阶段估计慢速和快速太阳风速度的有效性,并强调改进电子密度建模对提高测量精度的重要性。
2025-08-08 astro-ph.SR physics.space-ph
Chaotic mean wind in turbulent thermal convection and long-term correlations in solar activity
结果表明,湍流热对流中平均风速的关联函数(瑞利数$Ra \sim 10^{11}$)在很长的相关时间内呈指数衰减,而相应的最大李雅普诺夫指数肯定为正。这些结果与重建的相图一起表明在所研究的平均风中存在混沌分量。电报近似也被用来研究混沌和随机分量的平均风波动的相对贡献和这些组件之间的平衡进行了研究。由于太阳活动是建立在热对流过程的基础上的,因此可以推断,观测到的太阳活动长期相关性可以是平均风混沌特性的一个印记。特别是,日黑子数的关联函数呈现指数衰减,关联时间很长,对应的最大李雅普诺夫指数肯定为正,混沌和随机分量的相对贡献也遵循与对流平均风相同的模式。
2009-12-25 astro-ph.SR nlin.CD physics.flu-dyn
On the time lag between solar wind dynamic parameters and solar activity UV proxies
太阳活动在广泛的时间尺度上表现出可变性和周期性行为,最突出的周期平均长度为11年。这种可变性通过太阳风、辐射和其他过程在日光层内传播,影响行星际介质的性质。在不同的太阳风和地磁指数中,与太阳活动相关的周期性的存在是显而易见的,尽管相对于太阳指数有时间滞后,导致滞后循环。在这里,我们调查的时间滞后行为之间的物理代理的太阳活动,钙II K指数,和两个太阳风参数(速度和动态压力),研究它们的成对相对滞后变化几乎五个太阳周期。我们发现,Ca II K指数和太阳风速度之间的滞后不是恒定的,在整个调查的时间间隔,值从6年到1年(平均3.2年)。太阳风动压也有类似的行为。然后,通过使用Lomb-Scargle周期图分析,我们得到了10.21年的平均周期的速度和10.30年的动压。我们推测,太阳风参数相对于太阳11年周期的不同周期性可能与观测到的时间滞后的整体时间演化有关。最后,通过对它们的解释,我们得到了将Ca II K指数的振幅与两个太阳风参数联系起来的经验关系。
2022-10-14 astro-ph.SR physics.space-ph
Challenges in identifying the coronal hole wind
本文对比电荷态成分、质子等离子体及k-means方法识别冕洞风的差异,发现极小期电荷态方案可能误判慢速太阳风,并建议纳入太阳活动周阶段改进分类。
2025-01-06 astro-ph.SR physics.space-ph
Principal component analysis of geomagnetic activity: New information on solar wind
我们使用主成分分析(PCA)来研究地磁活动,在1966-2015年使用26个地磁站的网络,在1980-2015年使用40个台站的扩展网络。第一主成分(PC 1)描述了全球地磁活动的长期演变,并与Kp/Ap指数等指标有很好的相关性。这两个网络对PC 1给出了相同的结果。第二主成分(PC 2)与高速流(HSS)的年百分比高度相关。扩展网络对HSS的敏感性略高。我们验证了非平凡的纬度分布的第二个经验正交函数(EOF 2)。我们发现,地磁活动的22年变化的幅度有一个非常相似的纬向分布EOF 2。这证实了地磁活动的22年变化与高速剪切带有关。最可能的原因是Russell-McPherron机制。
2017-09-19 astro-ph.SR physics.space-ph
On long-term variations of solar wind parameters and solar activity
对20-24个太阳活动周的资料,比较了年平均太阳风和行星际闪烁指数的长期变化与地磁活动Wolf数和A_P指数的变化。结果表明,在中高日纬度,闪烁参数存在缓慢的非单调变化趋势,具有典型的世纪周期尺度。对1610年至今的长资料序列,分析了沃尔夫数变化与气温异常的相关性。可能的应用结果的全球气候问题进行了讨论。
2022-06-24 astro-ph.SR physics.space-ph
The Evolution of Heavy Ion Abundances with Solar Activity
本研究基于元素特征速度划分快慢太阳风,量化重离子丰度演化,发现其与太阳黑子数的关联规律及驱动机制,揭示可用加速能量对丰度演化的关键作用。
2025-04-25 astro-ph.SR physics.space-ph
Minimalist coupled evolution model for stellar x-ray activity, rotation, mass loss, and magnetic field
晚型主序星的X射线与热辐射通量之比取决于${\tilde Ro}$(自转周期与对流周转时间之比),如${\tilde Ro} >0.13$的${\tilde Ro}^{-ζ}$与$2\le ζ\le 3$,但${\tilde Ro} < 0.13$的$|ζ| <0.2$饱和。饱和恒星比不饱和恒星年轻,并且显示出更广泛的旋转速率和X射线活动。不饱和恒星的磁场和旋转速度大致与其年龄的平方根成比例,尽管对于比太阳更老的恒星来说可能是平坦的。更快的旋转体、更强的磁场和更高的活动性之间的联系已经在观测上建立起来,但是缺乏一个能够捕捉到上述趋势的统一的X射线光度、旋转、磁场和质量损失的时间演化理论。在这里,我们得到了一个最低限度的整体框架,这些量的时间演变建立在结合帕克风与新的成分:(1)明确来源的热能发射风和X射线光度通过发电机产生的磁场;(2)明确耦合的X射线活动和质量损失饱和发电机饱和(通过磁螺旋度的建立和对流涡流粉碎);(3)使用日冕平衡,以确定如何将磁能分为风和X射线的贡献。对于比太阳年轻的太阳型恒星,我们推断,与x射线和风相比,传导是一种次要的功率损失。对于较老的恒星,传导更为重要,可能会熄灭风并减少角动量损失。我们专注于比太阳年轻的恒星的时间演化,突出了进一步概括的可能性。总的来说,这种方法有望对上述所有观测趋势做出统一的解释。
2017-07-04 astro-ph.SR
Solar cycle changes of large-scale solar wind structure
本文给出了1985 - 2009年内日球层太阳风密度湍流大尺度演化的结果。在离太阳一定距离的地方,密度湍流在太阳活动周期的最大相位附近达到最大值,在最小相位附近降低到约70%。然而,在目前的太阳活动最低点,湍流水平逐渐下降,从2005年开始,到目前的水平约为30%。这些结果表明,太阳风的来源在全球范围内发生了变化,其重要意义在于,在目前活动水平较低的情况下,太阳向行星际空间提供的质量和能量已大大减少。
2011-04-01 astro-ph.SR
Disentangling the solar activity-solar wind predictive causality at Space Climate scales
本研究利用希尔伯特-黄变换和传递熵分析五个太阳周期的数据,发现太阳风对太阳活动存在约3.1-3.6年的延迟响应,为空间气候预测模型提供了因果依据。
2023-12-04 astro-ph.SR physics.space-ph
New Observational Constraints on the Winds of M Dwarf Stars
来自哈勃太空望远镜(HST)的恒星H I莱曼α线的高分辨率紫外光谱提供了对日冕主序星风的观测约束,这要归功于恒星风和星际介质之间的相互作用所产生的天体层吸收特征。我们报告的结果,一个新的HST调查的M矮星,产生六个新的探测天体层吸收。我们估计这些检测的质量损失率,和上限nondetections。这些新的限制使我们能够描述M矮星风的性质及其对日冕活动的依赖性。对于绝大多数的M矮星,我们发现风的强度比太阳的弱或相当,即Mdot<=1 Mdot_sun。然而,其中两颗M矮星有更强的风:YZ CMi(M4 Ve; Mdot=30 Mdot_sun)和GJ 15 AB(M2 V+M3.5 V; Mdot=10 Mdot_sun)。如果把耀斑能量和日冕物质抛射(CME)质量之间的关系扩展到M矮星,那么即使这些风也比预期的要弱得多。因此,太阳耀斑/CME的关系似乎并不适用于M矮星,这对M矮星周围系外行星的可居住性有重要的影响。有证据表明,随着X射线通量的量化,Mdot随着日冕活动而有所增加,但分散程度很大。除了光谱类型和日冕活动之外,还必须涉及一个或多个其他因素来确定风的强度,磁拓扑学是一个明显的可能性。
2021-04-30 astro-ph.SR
Accretion and activity on the post-common-envelope binary RR~Cae
目前的相互作用的密近双星演化方案-如激变变星(CV)-主要依赖于我们对低质量恒星角动量损失(AML)机制的理解。星风与其磁场的耦合,即,磁制动,是最有前途的机制,以驱动AML在这些恒星。基本上有两种性质驱动磁制动:恒星磁场和恒星风。因此,要理解驱动AML的机制,就需要全面了解这两个属性。RRCae是一颗著名的近食(d= 20 pc)DA+M双星,轨道周期P=7.29h。该系统拥有一颗富含金属的冷白矮星(WD)和一颗高度活跃的同步旋转M矮星。WD的金属丰度表明风吸积正在发生,这提供了一个很好的机会,以获得质量损失率的M-矮星组件。我们分析了RRCae的多历元时间分辨高分辨率光谱,以寻找磁活动和吸积的痕迹。我们选择了一些著名的活动指标,并研究了它们的短期和长期行为。间接成像层析技术也被应用于提供表面亮度分布的磁活性M-矮星,并揭示了类似于在快速旋转的太阳型恒星中观察到的极性特征。使用大气模型对光谱的蓝色部分进行建模,以约束WD属性及其金属富集。后者被用来改进M-矮星风质量吸积率的测定。WD光谱中金属的存在表明,这一组成部分来自M-矮星风的吸积。一个适合WD的模型给出Teff=(7260+/-250)K和logg=(7.8+/-0.1)dex,金属丰度<log[X/Xsun]>=(-2.8+/-0.1)dex,质量吸积速率dotMacc=(7+/-2 x1 e-16 Msun/yr)。
2013-07-23 astro-ph.SR
Stellar winds and planetary atmospheres
恒星风与行星的磁层和大气层之间的相互作用涉及许多过程,包括粒子的加速,上层大气的加热以及各种各样的大气损失过程。恒星风会带走恒星的角动量,导致旋转减速和磁场活动衰减,从而保护大气层免受侵蚀。虽然风的相互作用受到恒星的X射线和紫外线活动以及大气的化学成分的强烈影响,但行星磁场的作用尚不清楚。在这一章中,我回顾了我们对恒星活动和风的性质和演化的认识,并讨论了这些过程对行星大气长期演化的影响。我不认为大量的重要过程发生在行星表面,导致大气层和行星内部之间的交换。
2021-05-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
The quasi-biennial periodicity as a window on the solar magnetic dynamo configuration
在所有的太阳活动指数中,都可以清楚地看到太阳磁活动的11年和2年周期,本文通过研究次表层声学模式的时间和纬度特性,补充了驱动2年周期的机制。我们使用全球振荡网络组(GONG)提供的近17年的高质量分辨数据来研究球面度l从0到120和1.6 mHz <nu <3.5 mHz的p模式频率的太阳周期变化。对于太阳活动的两个周期性分量,我们定位了次表层频率偏移的起源,并证明了在最后几百公里内振幅突然增强的证据。我们还表明,在这两种情况下,移动的大小增加向赤道纬度和太阳活动的最小值到最大值,但与以前的研究结果一致,准两年周期(QBP)导致模式频率较弱的转变和较慢的增强比11年周期所造成的。我们比较我们的观测结果与不同的模型,试图解释这个QBP的起源预测的功能,并得出结论,所观察到的propertiscould从发电机的偶极和四极磁配置之间的跳动。
2012-10-25 astro-ph.SR
Testing the background solar wind modelled by EUHFORIA
为了满足日益增长的对更准确的空间天气预测的需求,最近开发了一种名为EUHFORIA(欧洲日光层预报信息资产)的新模型(Pomoell和Poedts,2018)。我们目前的第一个结果的性能评估与EUHFORIA的太阳风建模,并确定其目前的设置可能存在的局限性。使用基本的EUHFORIA 1.0.4.模型设置与默认的输入参数,我们模拟了背景太阳风(没有日冕物质抛射),并比较所获得的结果与ACE,在现场测量。为了统计研究的需要,我们开发了一种将每日EUHFORIA运行组合成连续时间序列的技术。得出了2008年(太阳活动低)和2012年(太阳活动高)的合并时间序列,从中提取了原地速度和密度分布。我们发现,低活动阶段的模型结果和观察结果之间的更好的匹配相比,所考虑的高活动的时间间隔。模拟的太阳风参数的质量是相当可变的。因此,为了更好地理解所获得的结果,我们还定性地检查了冕洞的特性,所研究的快速流的来源。我们讨论了冕洞的不同特征和EUHFORIA的输入参数对模拟的快太阳风的影响,并提出了改进模型的可能性。
2019-08-16 astro-ph.SR 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
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
Evidence of Interaction between Ion-Scale Waves and Ion Velocity Distributions in the Solar Wind
本文利用帕克太阳探测器第17次抵近观测,发现质子束流密度超过核心时离子尺度波功率降低,并结合线性分析与混合动力学模拟,揭示了年轻太阳风中粒子与波之间能量转移的直接证据。
2025-05-05 astro-ph.SR
Near-Sun Switchbacks Show Statistical Signatures of Solar Activity
Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics(大学间天文与天体物理中心);International Space Science Institute(国际空间科学研究所);LPC2E, OSUC, Univ Orleans, CNRS, CNES(地球与行星物理学实验室,观测宇宙学与气候环境统一研究组织,奥尔良大学,法国国家科学研究中心,法国国家太空研究中心);SETI Institute(搜寻地外文明研究所);Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory(洛克希德·马丁太阳与天体物理实验室)
利用帕克太阳探测器数据,通过归一化偏转角量化磁开关,发现其特性对太阳活动有统计显著但较弱的依赖性,表明日冕起源与局地演化的耦合作用。
2026-06-16 astro-ph.SR
Magnetic Reconnection as the Driver of the Solar Wind
我们目前的EUV太阳观测显示无所不在的喷射活动的证据驱动的小规模磁重联在太阳日冕的基础。我们认为,加热和驱动太阳风的物理机制是无处不在的小尺度喷射活动形式的磁重联(即,a.k.a.喷气机)。这种喷射活动,就像太阳风和日冕等离子体的加热一样,是无处不在的,不管太阳活动周期的阶段。每一个事件都是由相反极性的磁场的小规模重联产生的,产生了一个短暂的热等离子体和阿尔文波喷入日冕。这些小喷流事件的离散性质导致了日冕的间歇性外流,这些外流在远离太阳传播时均匀化并形成太阳风。这一发现确立了太阳和恒星大气中小尺度磁重联在理解日冕加热和太阳风加速等普遍现象方面的重要性。基于以前的分析,连接之字形的磁网络,我们还认为,这些新的观察可能提供之间的联系,在基地的日冕和之字形太阳风现象的磁活动。这些新的观测结果需要放在更大的背景下来考虑磁重联的作用和太阳大气中喷射的不同形式。
2023-01-03 astro-ph.SR physics.space-ph
Apparent temperature anisotropies due to wave activity in the solar wind
快速的太阳风是一种无碰撞的等离子体,其中渗透着许多不同尺度的等离子体波。等离子体波表示电磁场的周期性变化与等离子体粒子的相关相干运动之间的自然相互作用。本文导出了等离子体在单个相干大振幅波中的模型速度分布函数。该模型允许研究波动对颗粒分布的动力学效应。它们是由现场航天器测量的,在一定的采样时间内,对来自不同方向和具有不同能量的粒子进行计数。我们将我们的结果与太阳神航天器的测量结果进行比较,从而发现,通过假设高波活动,我们能够解释我们模型框架内测量分布的关键观测特征。我们还解决了最近的讨论非共振波-粒子相互作用和表观加热。所应用的时间平均程序导致一个明显的离子温度各向异性连接,但不相同的内在温度的基础分布函数。
2011-06-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Radial Dependence of the Frequency Break Between Fluid and Kinetic Scales in the Solar Wind Fluctuations
我们调查的径向依赖性的谱中断分离的惯性从耗散范围内的行星际磁场波动的功率密度谱,$0.42$和$5.3$ AU之间,在径向对齐信使和风的内日球层和风和ULYSSES的外日球层之间。我们发现,随着日心距的减小,光谱突变向高频方向移动。相应的波数的径向依赖性是$κ_b\sim R^{-1.08}$的类型,与质子回旋阻尼的线性共振条件导出的波数的径向依赖性很好地一致。这些结果支持的结论,从以前的研究表明,回旋共振耗散机制必须参与到频谱级联与其他可能的动力学noncyclotron-resonant机制。
2014-04-08 astro-ph.SR physics.space-ph
Hot Jupiters accreting onto their parent stars: effects on the stellar activity
热彗星(HJs)是一种巨大的气态行星,其轨道靠近其宿主恒星。由于它们的物理特性和靠近中心恒星,HJ是研究恒星-行星相互作用(SPI)过程的天然实验室。与SPI有关的现象可能包括行星大气的膨胀和蒸发、彗星尾和弓形激波的形成以及行星和恒星的磁场之间的磁层相互作用。一些研究表明,一些系统显示出与行星自转周期同步的恒星活动增强。在这项工作中,我们使用一个三维磁流体动力学模型,该模型描述了一个由恒星和HJ组成的系统,包括相应的行星风和恒星风。其目的是调查从行星蒸发的物质是否与恒星扩展日冕相互作用,并产生可观察到的特征。我们的模拟表明,在某些条件下,行星风主要沿着行星轨道扩展和传播。此外,一部分行星风与恒星风碰撞,一小部分行星的外流被恒星磁场汇集并撞击恒星表面。在这两种情况下,材料都被冲击加热到几MK的温度。这些现象可能表现为行星某些轨道阶段的恒星活动增强。
2021-11-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Study of the solar wind-magnetosphere coupling on different time scales
太阳风-磁层耦合及其原因和后果在过去几十年中一直受到研究。然而,对太阳、等离子体和行星际空间磁场流动不断变化的行为及其对地磁活动的影响的评估仍然是一个深入研究的课题。寻找最佳耦合函数对于空间天气预报也很重要。我们用四个地磁指数(ap,aa,AE和Dst)作为地球磁层中地磁活动水平的参数。除了这些指标,我们利用各种太阳风等离子体和场参数相应的时期。我们分析的地磁活动和等离子体/场参数在每年,半年,27天,每天,3小时,每小时的时间分辨率。回归分析使用不同时间分辨率的地磁和太阳风数据,在一个连续的长时间内,在不同阶段的太阳活动(增加包括最大/减少包括最小),使我们建议,两个参数BV/1000(mV/m)和BV 2(mV/s)是高度相关的所有四个地磁活动指数,不仅在任何特定的时间尺度,但在不同的时间尺度。它可能暗示了行星际电势波动/变化的某种作用,其空间变化[即,行星际电场BV(mV/m)]和/或时间变化[BV 2(mV/s)]影响重联率。
2013-12-05 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.data-an
The low-frequency break observed in the slow solar wind magnetic spectra
太阳风磁场和等离子体参数的起伏呈现出典型的湍流功率谱,谱指数在$\sim -5/3$和$\sim -3/2$之间。特别是在$1$ AU,在快速共转流中观测到的磁场谱,在高于典型质子标度的频率下($\sim 3\times10^{-1}$ Hz的量级)也显示出明显的陡峭,在低于$\sim 10^{-3}$ Hz的频率下,磁场谱向$1/f$方向变平。然而,目前的文献报道的观察低频突破只为快速流。据目前观察,缓慢的溪流没有明显的断裂,这通常是由于缓慢的风间隔时间不够长。实际上,由于从太阳经过的时间较长,慢风湍流将较老,频率突变将相对于快风转移到较低的频率。基于这一假设,我们进行了仔细的搜索,在整个$12$多年的风卫星测量的长期缓慢的风间隔。我们的搜索不仅基于对风速的严格要求,而且基于对湍流波动的磁压缩性和Alfvénicity水平的严格要求,产生了持续时间超过$7$天的$48$慢风流。这一结果使我们能够将我们的研究扩展到足够低的频率,并且在文献中首次能够表明,只要间隔足够长,$1/f$磁谱标度也存在于缓慢的太阳风中。然而,这是不是这种情况下的慢风速谱,保持典型的柯尔莫哥洛夫缩放整个分析的频率范围。在排除了压缩性和Alfvénicity对1/f标度的可能作用后,提出了一种可能的解释,即最近文献中提出的磁振幅饱和。
2019-06-27 astro-ph.SR physics.space-ph
Occurrence of high-speed solar wind streams over the Grand Modern Maximum
在太阳活动周的下降阶段,当来自低纬度的同号磁通量输送加强了太阳两极的新极性场时,极冕洞膨胀并形成向太阳赤道的非轴对称扩展。这些扩展增强了低纬度日球层中高速太阳风流(HSS)和相关同向旋转相互作用区域的出现,并导致近地空间中的中度、周期性地磁活动。在这里,使用一个新的定义地磁活动在高纬度(极冠)和最长的记录在极冠站的磁观测,我们计算的年度平均太阳风速度代理的有效年发生HSS在整个大现代极大(GMM)从20世纪20年代起。我们发现,一个时期的高年速度(频繁发生的HSS)发生在每个太阳活动周16-23的下降阶段。对于大多数周期,HSS活动在一年内明显最大化,这表明通常只有一次导致冠状孔延伸的强烈激活是HSS最大值的原因。我们发现,最持久的HSS活动发生在太阳活动周期18的下降阶段。这表明,周期19,这标志着太阳黑子最大的GMM期间,是由异常强大的极场之前,在以前的太阳黑子最小。这为太阳发电机理论在这一戏剧性的太阳磁性时期的有效性提供了有趣的支持。
2015-01-20 astro-ph.SR physics.space-ph
Emergence of two inertial sub-ranges in solar wind turbulence: dependence on heliospheric distance and solar activity
本文通过分析太阳极小期和极大期的太阳风磁场谱与峰度标度律,发现极小期快速太阳风惯性区间存在$f^{-3/2}$和$f^{-5/3}$两个子区间,其拐点尺度随日球层距离演化并与湍流外尺度和离子尺度相关,而极大期该结构不普遍存在。
2025-02-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Probing Coronal Activity Using Radio Signals Based on the 2021 superior conjunction of Mars: the Downlink Data from Tianwen-1
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家天文台);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)(波茨坦阿纳伯格天文研究所);Southeast University(东南大学)
通过分析天问一号2021年首次大 conjunction 期间下行信号在太阳风扰动下的多普勒频移闪烁谱,研究日冕活动特征,发现信号路径接近太阳时闪烁参数显著增加,与SOHO和SDO数据呈现强时空相关性,验证了利用频移闪烁参数探测太阳现象的可行性。
2026-04-15 astro-ph.IM astro-ph.SR eess.SP
On the relationship of the 27-day variations of the solar wind velocity and galactic cosmic ray intensity in minimum epoch of solar activity
利用2007年11月23日至2007年12月19日Bartels自转周期2379的实验数据,研究了银河宇宙线强度的27天变化与太阳风速度和行星际磁场的相似变化之间的关系。基于日纬相关的太阳风速度,建立了银河宇宙线强度27天变化的三维模型。一致的,发散自由行星际磁场是通过求解麦克斯韦方程组与太阳经度相关的27天变化的太阳风速度再现原位观测。我们考虑两种类型的银河宇宙线强度27天变化的3-D模型-(1)与平面日光层中性片,和(2)-与行星际磁场的扇形结构。理论计算表明,扇形结构对银河宇宙线强度的27天变化并不像以前实验所证明的那样有显著的影响。还发现一个很好的协议之间的时间分布的理论预期和实验获得的第一谐波的银河宇宙线强度的27天的变化(相关系数等于0.98 - 0.02)。银河宇宙线强度的27天变化与调制参数z成负相关(相关系数为-0.91 0.05),调制参数z与太阳风速度V和行星际磁场强度B的乘积(z VB)成正比。这些量之间的高度相关性表明,银河系宇宙线强度的可预测的27天变化主要是由这种基本调制效应引起的。
2015-04-03 astro-ph.SR physics.space-ph
Stellar magnetism, winds and their effects on planetary environments
在这里,我回顾了一些最近的工作,冷,主序星的磁性,他们的风和对周围系外行星的潜在影响。这些恒星的风非常微弱,在它们的一生中都持续存在。虽然只携带恒星质量的一小部分,但这些磁风带走了角动量,从而调节了恒星的旋转。由于冷恒星很可能被行星包围,因此了解主恒星风和磁性是描述系外行星环境的关键一步。由于旋转和活动密切相关,恒星的自旋下降导致恒星活动随着年龄的增长而减少。因此,随着恒星年龄的增长,高能(X射线,极紫外线)照射的减少被观察到,这可以影响系外行星大气的蒸发,从而也改变了系外行星的演化。
2016-08-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Testing the Alfvén-wave model of the solar wind with interplanetary scintillation
了解太阳风加速的机制在天体物理学和地球物理学中具有重要意义。一个有希望的太阳风加速模型被称为波/湍流驱动(WTD)模型,其中阿尔文波向太阳风提供能量。在这项研究中,我们测试了WTD模型与全球测量的风速行星际闪烁(IPS)的观测。对于卡林顿旋转的最小和最大活动阶段,我们选择了场线计算的位场源面法在高纬度和中纬度地区,并比较了模拟和观测的风速。通过求解从光球层到太阳风的磁流体动力学方程,以自洽的方式进行了模拟。在高纬度地区,模拟的太阳风速度符合IPS观测比经典的Wang-Sheeley经验估计,无论是在最大和最小活动阶段。在中纬度地区,该协议可能是因为WTD模型和/或磁场外推的不准确性。我们的结果表明,高纬度太阳风很可能是由波浪和湍流驱动的,基于物理的预测太阳风的速度是非常可行的改进的磁场外推。
2022-02-22 astro-ph.SR physics.space-ph
Explicit IMF $B_y$-effect maximizes at subauroral latitudes (Dedicated to the memory of Eigil Friis-Christensen)
太阳风和地磁活动之间的耦合中最重要的参数是行星际磁场(IMF)的$B_z$分量。然而,最近的研究表明,IMF $B_y$是地磁活动的一个额外的、独立的驱动因素。在这里,我们使用当地的地磁指数从一个大型网络的磁站研究如何国际货币基金组织$B_y$影响地磁活动在不同纬度的所有太阳风,并分别在日冕物质抛射(CME)。我们发现,地磁活动,所有的太阳风,是20%强$B_y>0$比$B_y<0$在极光下的纬度约$60^{\circ}$校正地磁(CGM)纬度。在日冕物质抛射期间,$B_y$ -效应在略低的纬度(约为$57^{\circ}$(CGM)纬度)较大,约为40%。这些结果突出了国际货币基金组织$B_y$成分对不同纬度空间气象的重要性,在空间气象建模中必须加以考虑。
2019-04-09 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
The Impact of Metallicity on the Evolution of Rotation and Magnetic Activity of Sun-Like Stars
已知类太阳和低质量(< 1.4 Msun)主序星的自转速率和磁活动会随时间而下降,现在有几个模型可以解释自转和活动的演化。然而,化学成分在恒星自旋下降过程中所起的作用尚未被探索。在这项工作中,我们使用结构演化代码来计算具有三种不同质量(0.7,1.0和1.3 Msun)和六种不同金属丰度(从[Fe/H]=-1.0到[Fe/H]=+0.5)的恒星的旋转演化。我们还实现了三个不同的风制动制剂从文献(两个现代和一个经典),并比较他们的预测旋转演变。金属丰度对恒星结构性质的影响,特别是对流周转时间尺度,导致两个现代风制动配方预测的扭矩金属丰度的强烈依赖。因此,他们预测富含金属的恒星在较晚的年龄(> 1 Gyr)比缺乏金属的恒星更有效地自旋下降,并且这种影响足够大,可以用现有的观测设施检测到。例如,该公式预测一颗[Fe/H]=-0.3的类太阳(太阳质量和太阳年龄)恒星的自转周期将小于20天。尽管老的贫金属恒星在给定的年龄会旋转得更快,但它们有更大的罗斯比数,因此预计具有更低的磁活动水平。最后,不同的风制动公式预测恒星旋转的金属性依赖的定量差异,这可能是用来测试它们。
2020-01-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Plasma beta dependence of the ion-scale spectral break of solar wind turbulence: high-resolution 2D hybrid simulations
利用二维高分辨率混合粒子模拟方法研究了太阳风湍流离子尺度谱突变的性质。我们施加一个初始的环境磁场垂直于模拟箱,并添加一个频谱的平面内,大规模的,磁和动力学波动。我们进行了一组模拟与不同的等离子体β值,分布在三个数量级,从0.01到10。在所有情况下,一旦湍流完全发展,我们观察到大尺度(惯性范围内)波动磁场的幂律谱,其谱指数接近-5/3,而在亚离子范围内,我们观察到另一个幂律谱,其谱指数随$β$系统地变化(从小值的-3.6左右到大值的-2.9左右)。这两个范围由离子尺度周围的光谱中断分开。发现发生这种转变的长度尺度与离子惯性长度$d_i$(对于$β\ll 1$)和离子回旋半径$ρ_i = d_i\sqrtβ$(对于$β\gg 1$)成比例,即,在两个极端的状态下,两个尺度之间的较大值。对于中间情况,即,$β\sim 1$是两种量表的组合。我们推断经验关系的依赖性的频谱中断$β$,提供了一个很好的适合在整个范围内的值。我们比较了我们的结果与现场观测的太阳风,并提出了可能的解释这样的行为。
2016-10-17 astro-ph.SR physics.space-ph
Impact of the solar activity on the propagation of ICMEs: Simulations of hydro, magnetic and median ICMEs at minimum and maximum of activity
本研究利用EUHFORIA模型模拟了中等ICME在太阳活动极小期和极大期的传播差异,发现极大期ICME到达更早,但极小期ICME地有效性更强且受螺旋度符号显著影响。
2023-06-27 astro-ph.SR physics.space-ph
Suprathermal particle addition to solar wind pressure: possible influence on magnetospheric transmissivity of low energy cosmic rays?
高能(超热)太阳粒子在行星际介质中加速,对太阳风压力有贡献,特别是在太阳活动高峰期。本文以最近的一次太阳事件为例,估计了超热粒子引起的太阳风增加对银河系宇宙射线磁层透射的影响。
2013-07-19 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The Solar Cycle Variations of the Anisotropy of Taylor Scale and Correlation Scale in the Solar Wind Turbulence
太阳风湍流的场向各向异性由平行与垂直相关(和泰勒)长度尺度之比量化,由2001-2017年期间的同时两点相关测量确定。结果表明,无论是在太阳活动极大期还是极小期,沿磁场方向的相关尺度最大,垂直于磁场方向的相关尺度最小。然而,泰勒尺度揭示了太阳周期不同阶段的不一致结果。在2001-2004年期间,泰勒尺度在场平行方向上略大,而在2004-2017年期间,泰勒尺度在场垂直方向上较大。用太阳黑子数与各向异性比的相关系数来描述太阳活动对太阳风湍流各向异性的影响。结果表明,泰勒尺度各向异性的相关系数(0.65)大于相关尺度各向异性的相关系数(0.43),表明泰勒尺度各向异性对太阳活动更为敏感。泰勒尺度和相关尺度被用来计算的有效磁雷诺数,这是发现系统大于在磁场平行方向比在磁场垂直方向。太阳黑子数与磁雷诺数各向异性比的相关系数为-0.75。我们的研究结果对于理解太阳风湍流各向异性及其在太阳活动背景下的长期变化具有重要意义。
2021-04-11 astro-ph.SR physics.data-an physics.flu-dyn