Assessment of the Radiation Environment at Commercial Jet Flight Altitudes During GLE 72 on 10 September 2017 Using Neutron Monitor Data
由于9月前10天强烈的太阳活动，2017年9月10日发生地面增强。在这里，我们计算了有效的剂量率在极地地区在几个高度的事件期间使用的能量太阳质子的刚度谱。不同人口的高能粒子，即银河系宇宙射线和太阳质子，曝光的贡献被明确考虑和比较。我们还评估了机组人员/乘客在不同地点和几个巡航飞行高度的辐射暴露情况，并计算了两次典型洲际飞行的接收剂量。高纬度、40 kft、$\sim$ 10 h飞行期间的估计接收剂量为$\sim$ 100 $μ$ Sv。
2019-03-13 physics.space-ph
The cosmic-ray ground-level enhancements of 29 September 1989 and 20 January 2005
自1942年以来，地面上的探测器已经观测到71次漫画射线强度的增强。它们是由于太阳高能粒子在日冕深处的太阳耀斑区域加速，或者在太阳风中的日冕物质抛射（CME）的激波前沿加速。后者是经典的逐渐地面水平增强（GLE）的青睐模型。然而，在McCracken等人（2008）的论文之后的几篇论文中，我们指出，一些GLE过于冲动，无法在CME冲击中加速。本文通过绘制和比较1989年9月29日的GLEs 42和1月20日的GLEs 69的时间剖面，以图形的方式证明了这一假设以及GLEs的其他性质。这两个事件分别是渐进事件和瞬时事件的最大例子。
2016-04-26 astro-ph.SR physics.space-ph
GLE and Sub-GLE Redefinition in the Light of High-Altitude Polar Neutron Monitors
传统的地面增强（GLE）事件的定义需要至少两个不同位置的中子监测器检测太阳高能粒子（SEP）。有些地方特别适合于SEP的地面探测-高海拔极地地区，地磁可以忽略不计，大气能量/刚度截止值降低。目前，在南极高原的这些地点有两个中子监测站：SOPO/SOPB（在Amundsen-Scott站，海拔2835米）和DOMC/DOMB（在Concordia站，海拔3233米）。自2015年以来，当DOMC/DOMB站开始连续运行时，SOPO/SOPB和DOMC/DOMB都记录了海平面中子监测站未检测到的相对较弱的SEP事件，因此将其归类为GLE。这将导致历史性的一般生活津贴清单和相应统计数据的同质性扭曲。为了解决这个问题，我们建议修改GLE定义，使其保持同质性：当至少两个不同位置的中子监测器（包括至少一个靠近海平面的中子监测器）的计数率出现近时间重合和统计学显著增强时，GLE事件被记录，并且由星载仪器测量的质子通量相应增强。相对较弱的SEP事件只记录了高海拔的极地中子监测器，但没有反应的宇宙射线站在海平面上，可以被归类为亚GLE。
2017-11-28 astro-ph.SR physics.space-ph
Modeling the 10 September 2017 solar energetic particle event using the iPATH model
2017年9月10日，一个快速的日冕物质抛射（CME）从活动区（AR）12673爆发，导致地球的地面增强（GLE）事件。使用2D改进的粒子加速和传输在日光层（iPATH）模型，我们模拟了2017年9月10日在地球，火星和STEREO-A观测到的大型太阳高能粒子（SEP）事件。基于观测证据，我们假设CME驱动的冲击在喷发后不久经历了一个大的横向扩张，在这个模拟中，这是由一个双高斯速度分布模型。我们使用的现场冲击到达时间和观测到的CME速度在多个航天器在地球和火星附近的约束条件，以调整输入模型参数。模拟的时间强度分布和能量密度的高能质子，然后与观测进行比较。在地球上的模拟结果与GOES-15的观测结果不同。相反，在地球以西20度的日心经度处的模拟结果与GOES观测相当吻合。这可以解释，如果事件前的太阳风磁场在地球上是不是由一个名义帕克场描述。我们的研究结果表明，一个大的横向扩张的日冕物质抛射驱动的冲击和扭曲的行星际磁场，由于以前的事件可以是重要的，在理解这个GLE事件。
2020-05-01 astro-ph.SR physics.space-ph
High Energy Solar Particle Events and Their Relationship to Associated Flare, CME and GLE Parameters
太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）等大型太阳爆发事件可以导致太阳高能粒子（SEP）事件。在这些事件中，质子被加速到几个GeV，并造成许多空间天气风险。这些风险包括但不限于对宇航员的辐射危害以及对卫星和电子设备的干扰。最高能量的SEP能够以分钟的时间尺度到达地球，并且可以在地面增强（GLE）中检测到。理解和分析这些事件对未来的预测模型至关重要。然而，高能量SEP数据集的可用性是有限的，特别是那些涵盖多个太阳周期的数据集。SEP事件的大多数分析考虑能量<100 MeV的数据。在这项工作中，我们使用了一个新校准的数据集，该数据集使用了1984年至2017年期间地球同步业务环境卫星-高能质子和α探测器的数据。在这段时间内，在三个高能量通道的SEP事件的分析进行，和SEP属性进行比较，耀斑和CME参数。此外，中子监测器（NM）的观察检查相关的GLE事件。我们发现，SEP峰值强度和CME速度之间的相关性要弱得多比低SEP能量。与耀斑强度的相关性大致相似或较弱。在>300 MeV数据和来自NM数据的GLE性质之间看到强相关性。我们的工作结果可以用于未来的预测模型的高能SEP和GLE事件。
2023-03-07 astro-ph.SR physics.space-ph
Spectral Analysis of the September 2017 Solar Energetic Particle Events
2017年9月初，在第24个太阳活动周期的衰变阶段后期，记录了一段异常的太阳活动，涉及复杂的活动区12673，因为它相对于地球在西半球旋转。9月4日至10日期间发生了大量喷发，其中4次与X级耀斑有关。9月6日的X9.3耀斑和9月10日的X8.2耀斑是目前第24周期中最大的两次。两者都伴随着快速的日冕物质抛射，并引起近地航天器测量到的太阳高能粒子事件。特别是9月10日的部分掩星事件引发了第24周的第二次地面增强（GLE）。9月4日记录到了另一个能量小得多的SEP事件。在这项工作中，我们分析了观测的高级成分探测器（ACE）和地球同步运行环境卫星（GOES），估计SEP事件集成光谱以上300千电子伏，并进行了详细的研究的频谱形状的时间演变。衍生的光谱的特点是在几个/几十兆电子伏的低能量突破，9月10日事件的频谱，延伸到~1 GeV，表现出额外的翻转在几百兆电子伏。我们讨论的光谱解释的情况下，冲击加速和其他重要的外部影响有关的行星际运输和磁连通性，利用多点观测从日地关系天文台（STEREO）。光谱结果也与2012年5月17日获得的GLE事件。
2019-02-11 physics.space-ph
The First Four Ground-Level Enhancements in the 1940s: Investigation, Digitisation, and Analysis of Forgotten Data
Nagoya University（名古屋大学）；RAL Space, Science and Technology Facilities Council, Rutherford Appleton Laboratory（英国科学与技术设施委员会拉尔夫空间部，鲁瑟福阿普尔顿实验室）；Riken Nishina Centre（理化学研究所仁科中心）；University of Oulu（奥卢大学）
研究通过数字化1940年代的原始数据，重建了前四个地面增强现象的时间演变，并揭示了其能谱硬度差异。
2026-03-03 astro-ph.SR physics.geo-ph physics.space-ph
A Hierarchical Relationship between the Fluence Spectra and CME Kinematics in Large Solar Energetic Particle Events: A Radio Perspective
我们报告了进一步的证据，表明太阳高能粒子是由日冕物质抛射（CME）的运动学特性组织的[1]。特别是，我们专注于II型爆发的起始频率，这是有关的无线电发射开始从太阳的距离。我们发现，三组太阳高能粒子（SEP）事件，已知有不同的CME初始加速度值，也有不同的平均启动频率的相关的II型爆发。SEP事件与地面水平的增强（GLE）有最高的起始频率（107 MHz），而那些与灯丝喷发（FE）在静止区有最低的起始频率（22 MHz）;定期SEP事件有中间的起始频率（81 MHz）。以II型爆发的起始时间作为激波形成的时间，我们确定了从太阳中心测量的激波形成高度。我们发现，地震形成的平均最近的太阳（1.51 Rs）在GLE事件，最远的太阳在FE SEP事件（5.38 Rs），和中间距离的定期SEP事件（1.72 Rs）。最后，我们给出了一个具有高初始加速度（~3 km·s^-2）的日冕物质抛射和一个具有高起始频率（~200 MHz）但与一个小SEP事件相关的II型射电爆发的个例研究结果。我们发现，通量谱指数和CME初始加速度之间的关系继续举行，即使是这个小SEP事件。
2017-07-01 astro-ph.SR physics.space-ph
Effects of Coronal Magnetic Field Configuration on Particle Acceleration and Release during the Ground Level Enhancement Events in Solar Cycle 24
本文对比分析第24太阳周的两起GLE事件，发现日冕磁结构尤其是激波-冕流相互作用对最高能粒子的加速与释放起关键作用，解释了两事件早期SEP观测特征的差异。
2023-07-23 astro-ph.SR physics.space-ph
Multi-spacecraft observations and transport simulations of solar energetic particles for the May 17th 2012 event
太阳爆发事件中太阳高能粒子（SEP）的注入、传播和到达是当前日球物理研究的重要课题。在最大的太阳活动期间，粒子的能量可能高达几个GeV，有时甚至会触发地球的地面增强（GLE）。我们使用多个航天器（SOHO，GOES，MSL，STEREO-A，STEREO-B和MESSENGER）的数据研究了2012年5月17日太阳活动周期24的第一个GLE事件。这些航天器位于整个内日光层，在0.34和1.5天文单位（au）之间的日心距离，几乎覆盖了整个日光层的范围。我们目前和调查亚GeV质子的时间分布的事件在几个能量通道，通过不同的仪器搭载上述航天器。我们调查的问题，由于磁连接，并提出了三维SEP传播模拟的结果。我们收集虚拟的时间曲线，并进行定性和定量的比较与观察，评估纵向注入和运输的影响，以及峰值强度。我们区分不同的时间剖面形状连接良好和弱连接的观察员，并发现我们的发病时间分析同意这种区别。在选定的观察者，我们确定了一个额外的低能量组成部分的高能风暴粒子（ESP）。使用连接良好的观察者进行归一化，我们的模拟能够准确地重建多个观察者位置的时间曲线形状和峰值强度。这种将数值模拟与多航天器观测相结合的协同方法对于了解行星际磁场内SEP的传播至关重要。我们的新的分析提供了有价值的证明的能力，模拟SEP传播整个内日球层，在广泛的范围内。
2018-01-25 astro-ph.SR physics.space-ph
Analysis of the ground level enhancements on 14 July 2000 and on 13 December 2006 using neutron monitor data
根据中子监测数据，我们估算了两次主要的地平增强（2000年7月14日GLE 59和2006年12月13日GLE 70）期间太阳高能粒子的能谱、各向异性轴方向和俯仰角分布。对于分析，我们使用一个新计算的中子监测产额函数。该方法包括几个连续的步骤：定义的渐近观察锥的中子监测站考虑的数据分析，通过计算宇宙射线粒子在模型磁层的传播与磁层TOCOSMICS代码;计算的中子监测模型的响应和推导的太阳高能粒子特性的基础上，反问题的解决方案。得到了高能质子在地能级增强过程中的俯仰角分布和刚度谱随时间的变化。与以前报告的结果进行比较，并取得合理的协议。所获得的结果的讨论包括以及其可能的应用。
2016-03-29 astro-ph.SR physics.space-ph
Ground Level Enhancement (GLE#77) in the gamma-ray component: First observation from Arctic and Antarctic stations
Indian Institute of Geomagnetism (IIG)（印度地磁研究所）；Equatorial Geophysical Research laboratory, IIG（赤道地球物理研究实验室）
本文首次利用极地伽马射线探测器观测到太阳耀斑引发的地面增强事件GLE#77，并发现其幅度与地磁场截止刚性密切相关。
2026-01-30 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
The pulse shape of cosmic-ray ground-level enhancements
自1942年以来，地面上的探测器已经观测到71次漫画射线强度的增强。它们是由于太阳高能粒子在日冕深处的太阳耀斑区域加速，或者在太阳风中的日冕物质抛射（CME）的激波前沿加速。后者是经典的逐渐地面增强（GLE）的青睐模型。然而，在McCracken等人（2008）的论文之后的几篇论文中，我们指出，一些GLE过于冲动，无法在CME冲击中加速。考虑到这一假设，我们研究了所有可用的GLE的时间曲线。主要的结果是，有一个连续的范围从渐进到脉冲，最快的脉冲集中在日长脉冲是磁连接到地球，和脉冲的形状是一个强大的指标之间的传播条件太阳和地球。从相对安静到高度不安。
2016-04-26 astro-ph.SR physics.space-ph
Solar Energetic Particle Events with Protons above 500 MeV between 1995 and 2015 Measured with SOHO/EPHIN
太阳是产生太阳高能粒子（SEP）事件的有效粒子加速器，在SEP事件期间可以观察到高达几个GeV的粒子。在地球上用中子监测网络观测到的这些事件被称为地面增强（GLE）。虽然这些事件与高能量的组成部分已被调查了几十年，一个明确的关系之间的光谱形状的SEP外的地球磁层和中子监测计数率的增加尚未建立。因此，对这些事件进行分析对空间天气和太阳事件界都有意义。在这项工作中，质子加速到500 MeV以上的SEP事件已经使用1995年至2015年期间太阳和日光层天文台（SOHO）上的电子质子氦仪器（EPHIN）的数据进行了识别。对于统计分析，已确定的事件和质子能谱的发病时间推导和拟合的幂律。因此，42 SEP事件的质子加速到500 MeV以上的SOHO上的EPHIN仪器测量的列表。根据拟合的光谱斜率和绝对强度的统计分析进行了讨论，特别强调是否已观察到的事件GLE。此外，在500 MeV的导出的强度和所观察到的中子监测器计数率的增加之间的相关性已被发现的一个子集的事件。
2016-11-10 physics.space-ph
Solar Energetic Particle Event Associated with the 2012 July 23 Extreme Solar Storm
我们研究了与2012年7月23日极端太阳风暴相关的太阳高能粒子（SEP）事件，STEREO和L1航天器提供了多点遥感和原位观测。在STEREO A的1天文单位附近观测到的极端太阳风暴具有超快激波和极强的喷出物磁场，是由连续的日冕物质抛射（CME）组合造成的。与此同时，STEREO和ACE和SOHO等近地航天器观测到高能粒子，表明粒子在1 AU处有很宽的纵向分布。结合SEP观测和现场等离子体和磁场测量，我们研究了SEP事件与相关激波和CME的纵向分布。我们的研究结果强调了太阳爆发形成的内日球层的复杂磁结构。粒子强度、质子各向异性分布、元素丰度比、磁连接性和光谱的研究也为粒子的加速、输运和分布提供了重要线索。
2016-07-11 astro-ph.SR physics.space-ph
The high-energy protons of the ground level enhancement (GLE74) event on 11 May 2024
本研究结合多卫星与地面中子监测器观测及太阳活动记录，重建并溯源2024年GLE74高能太阳质子事件，指出其最高刚度至少2.4 GV且动力学特征典型。
2025-05-14 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Revisiting Empirical Solar Energetic Particle Scaling Relations I. Solar flares
目的通过研究太阳高能粒子（SEP）事件的质子峰值通量和注量与耀斑软X射线峰值光子通量之间的标度关系，评估太阳超耀斑对近地空间辐射环境的可能影响。方法我们编制了一个涵盖$\sim$ 34年的最近3个太阳活动周期间的65个相关（W20-90）SEP事件的目录（1984-2020）与$\geq$ C6.0级耀斑有关的观测数据，并研究了记录的峰值质子通量之间的统计关系（$I_{P}$）和通量（$F_{P}$）在来自E $>$ 10; $>$ 30; $>$ 60;到$>$ 100 MeV与1 $-$ 8 A波段（$F_{SXR}$）中相关的太阳耀斑峰值软X射线通量。基于推导的关系，我们计算了SEP事件的峰值质子通量（$I_{P}$）和注量（$F_{P}$）的积分能量依赖性，假设它们遵循能量的逆幂律。最后，我们利用简单的物理假设，结合我们推导的标度律，估计上限为$I_{P}$和$F_{P}$集中在耀斑与最强的GLE尚未直接观察到（GLE 05 1956年2月23日），并推断宇宙成因的放射性核素为基础的SEP事件的AD 774/775。结果对于$F_{SXR}$ = X600的耀斑，$I_{P}$和$F_{P}$与太阳软X射线峰值强度（$F_{SXR}$）的标度关系为$\propto$ ~ $F_{SXR}^{5/6}$，与宇宙成因核事件AD 774/775的$F_{P}$值一致。
2023-01-28 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Relation between sunspots and solar EUV irradiance changes during the Gleissberg cycle
本研究利用地磁代理指标，分析了130年间太阳黑子与EUV辐照度的关系，发现二者主导地位随格莱斯伯格周期阶段变化，修正了恒星活动演化估计。
2025-10-23 astro-ph.SR physics.space-ph
Magnetic Cloud and Sheath in the Ground-Level Enhancement Event of 2000 July 14. I. Effects on the Solar Energetic Particles
地面增强（GLE）通常伴随着行星际快速日冕物质抛射（ICME），其驱动的冲击是太阳高能粒子（SEP）的有效来源。在2000年7月14日的GLE事件中，观测结果表明ICME激波后有一个非常快和强的磁云（MC），在1 au处观测到的质子强度-时间剖面在鞘层和MC附近有一个快速的两步衰减。因此，我们通过数值求解聚焦输运方程，研究了鞘层和MC对ICME激波加速SEP的影响。激波被看作是一个移动的SEP源，具有一个假定的粒子分布函数。鞘层和MC被设置为具有增强磁场的厚球形帽，并且鞘层和MC中的湍流水平被设置为分别高于和低于环境太阳风的湍流水平。在能量为$\sim$ 1 ~ $\sim$ 100 MeV的范围内，质子强度-时间剖面的模拟结果与观测结果吻合较好，并且在鞘层和MC到达地球时再现了两步衰减。模拟结果表明，鞘层-MC结构在冲击波通过地球后约2天内使质子强度降低。结果表明，鞘层贡献了大部分的下降，而MC促进了第二步下降的形成。模拟结果还表明，鞘层-MC结构中磁场和湍流的协同作用可以产生更强的降低SEP强度的效果。
2020-10-15 physics.space-ph
The First Ground Level Enhancement of Solar Cycle 25 on 28 October 2021
目标。2021年10月28日，地面的中子监测器和近地空间航天器上的粒子探测器探测到第25太阳周（SC 25）的第一个相对论太阳质子事件。这是当前周期的第一次地面水平增强（GLE）。详细重建的NM响应与识别产生这些粒子的太阳爆发的基础上，在现场和遥感测量进行了研究。方法.从几兆电子伏到$\sim$ 500兆电子伏的现场质子观测与软X射线（SXR）中的太阳耀斑探测、日冕物质抛射（CME）、无线电爆发和极紫外线（EUV）观测相结合，以确定GLE的太阳起源。进行了时间分析，并概述了与太阳源的关系。结果GLE 73的最大粒子硬度为$\sim$ 2.4 GV，与III型、II型、IV型射电暴和EUV波有关。观察到NM记录的时间曲线的多样性。这表明了事件的各向异性性质。在E $>$ 10 MeV处的峰值通量仅为$\sim$ 30 pfu，并在该水平保持数天。发现$\geq$ 1 GV颗粒的释放时间为$\sim$ 15：40 UT。GLE 73在非常高的能量下具有中等硬度的刚性谱（$γ$ $\sim$ 5.5）。GLE73与具有类似太阳能驱动器的先前GLE进行比较
2022-02-16 astro-ph.SR physics.space-ph
On the properties of solar energetic particle events associated with metric type II radio bursts
太阳射电米波II型爆发和太阳高能粒子（SEP）都与日华中由日冕物质抛射（CME）驱动的激波阵面有关。近年来对地平增强（GLEs）、规则的大太阳高能粒子（SEP）事件和与大SEP事件相关的暗条爆发（FE）的研究表明，SEP事件是由质子注量谱的谱指数和与之相关的II型射电爆发的平均起始频率组成的。这两个结果表明CME运动学和SEP事件属性之间的层次关系。在这项研究中，我们扩大调查的注量谱和度量II型相关的SEP事件，包括低强度SEP事件的纵向范围。我们利用SEP测量的粒子仪器上的太阳和日光层天文台（SOHO）和日地关系天文台（STEREO）航天器与地面无线电观测站在太阳活动周期24日的射电暴观测。我们的结果表明，低强度SEP事件遵循频谱指数的层次结构或II型射电爆发的起始频率的层次结构。我们还发现指标II型突发的发病频率和SEP事件的估计纵向范围之间的趋势的迹象，虽然分散的数据点是相当大的。这两个结果有力地支持了SEP加速度的冲击的想法。更强的冲击波在离太阳更近的地方形成。
2020-01-28 astro-ph.SR physics.space-ph
3D propagation of relativistic solar protons through interplanetary space
上下文能量在GeV范围内的太阳高能粒子（SEP）可以从它们靠近太阳的加速区传播到地球，并产生地能级增强（GLE）。解释和模拟GLE观测的传统方法假设粒子传播仅平行于行星际空间的磁场线，即空间上是一维的。PAMELA最近的测量表明SEP在1 AU处具有高光谱分辨率的~100 MeV-1 GeV范围内的特性。目标。我们使用3D方法模拟GLE能量太阳质子通过行星际磁场（IMF）的传输，以评估日光层电流片（HCS）的影响以及与帕克螺旋的梯度和曲率相关的漂移。后者受到国际货币基金组织极性的影响。我们推导出1 AU的观测值，并将模拟结果与PAMELA的数据进行比较。方法.我们使用包括HCS的3D测试粒子模型。单能量人口的研究，首先获得一个定性的图片的传播模式和数量的交叉点的1 AU领域。幂律注入的模拟被用来获得强度分布和通量谱在1 AU。一个特定的事件，GLE 71的模拟，是用来比较与PAMELA数据。结果空间格局的1 AU的交叉点和交叉点的平均数量的强烈影响的3D效应，与A+和A-极性之间的显着差异。1 AU强度分布的衰减时间常数取决于观察者的极性和位置，并且它不是一维模型中的平均自由程的简单函数。来自注入通量管的能量依赖性泄漏对于GLE能量粒子特别重要，在许多情况下导致注量谱中的翻转。
2020-05-20 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Energetic Proton Propagation and Acceleration Simulated for the Bastille Day Event of July 14, 2000
这项工作提出了2000年7月14日（“巴士底日”）太阳质子事件的模拟结果。我们使用了高能粒子辐射环境模型（EPREM）和SPE威胁评估工具（STAT）框架内的CORona-HELiosphere（CORHEL）软件套件来模拟由于CME通过低日冕而导致的质子加速到GeV能量，并将模型结果与GOES-08观测结果进行了比较。耦合模拟对粒子加速从1到20 $R_\odot$进行建模，之后仅对粒子传输进行建模。模拟大致再现了峰值事件通量，以及高能粒子事件的时间和空间位置。虽然模拟的前几个小时内的峰值通量和总体变化与观测结果吻合良好，但模拟的CME在几个小时后超出了内部模拟边界。因此，该模型准确地描述了在低日冕的加速过程，并解决了最快速的加速接近太阳的网站。来自地球附近多个模拟观测者的积分通量包络图进一步改善了与观测的比较，并增加了预测太阳粒子事件的可能性。在低能量范围内，能量谱的破幂律拟合符合扩散加速理论。在高能量范围内，它们展示了加速率的变化，并反映了太阳周期23 GLE观测到的事件间变化。我们讨论了改进STAT预测的方法，包括使用校正的GOES能量箱和计算种子光谱的拟合。本文展示了一个预测工具，模拟低冠SEP加速度。
2021-01-25 astro-ph.SR physics.space-ph
Current status and possible extension of the global neutron monitor network
几十年来，全球中子监测网已成功地用于研究宇宙射线的变化和高能太阳粒子的通量。如今，它还用于空间天气目的，例如辐射照射警报和评估。在这里，我们介绍了全球中子监测网络的现状。我们讨论了全球中子监测网络研究太阳高能粒子的能力，特别是在大的地面增强。作为一个例子，我们证明了衍生太阳质子特性在地面增强GLE $\#$ 5和由此产生的有效剂量在全球范围内在一个典型的商业喷气式飞机飞行高度为40千英尺（$\approx$ 12 - 200米）以上的海平面。我们提出了一项改进空间天气服务和全球中子监测器网络应用的计划，特别是与太阳高能粒子有关的研究，即用几个新的监测器扩展现有网络。我们讨论了优化的全球中子监测网络研究各种太阳高能粒子群和提供可靠的空间天气服务的能力。
2020-05-26 physics.space-ph
Application of a full chain analysis using neutron monitor data for space weather studies
空间天气领域的一个重要课题是精确评估银河宇宙射线和太阳高能粒子对空勤人员照射的影响，特别是在太阳爆发事件期间。在这里，我们提出了一个模型，一个完整的链分析的基础上的地面测量的宇宙射线与中子监测器，随后推导出粒子的光谱和角度特性和剂量率的计算。该模型使用的方法为地面增强分析和新的数值计算的二次粒子注量转换为有效剂量和/或环境剂量当量的屈服函数。精确而充分的太阳高能粒子谱信息是建立该模型的基础。由于SEP具有基本的各向同性部分，特别是在事件发生期间，因此还应该以良好的精度导出角度特性。这可以通过在一种特殊的SEP事件--地平面增强（GLE）--期间使用中子监测器数据来实现。在计算NM渐近锥、NM刚性截止和应用方便的优化程序等一系列连续步骤的基础上，我们得到了GLE粒子的刚性谱和各向异性特性。对于计算，我们使用新计算的产额函数的标准海平面6 NM 64中子监测器的初级质子和α CR核以及6 NM 64产额函数在海拔高度范围从海平面到海拔5000米以上。我们推导出SEP谱和俯仰角分布在整个事件的动态发展。随后的基础上导出的光谱和角度特性和先前计算的屈服函数，我们计算的有效剂量和/或环境剂量当量在GLE。示出了几个示例。
2016-12-29 astro-ph.HE physics.space-ph
Impulsive Solar Energetic Particle Events: EUV Waves and Jets
脉冲太阳高能粒子（ISEP）事件显示出特殊的元素组成，具有增强的3 He和重离子丰度，与我们的太阳系组成明显不同。此外，事件的特点是各种各样的能量谱形状从幂律到圆形的频谱向低能量。这些事件的太阳源与日冕喷流密切相关。令人惊讶的是，新的观测结果表明，这些事件通常伴随着所谓的极紫外（EUV）日冕波-与射流相比，这是一种大规模的现象。本文概述了目前的认识，极紫外波与喷流和高能离子在ISEP事件的联系。
2021-12-28 astro-ph.SR physics.space-ph
Linking Solar Magnetism, Extreme Solar Particle Events and Stellar Superflares
Max Planck Institute for Solar System Research（马克斯·普朗克太阳系统研究所）；Space Physics and Astronomy Research Unit and Sodankylä Geophysical Observatory, University of Oulu（奥卢大学空间物理与天文学研究部及索丹屈莱地球物理观测站）；Institute for Space-Earth Environmental Research, Nagoya University（名古屋大学宇宙地球环境研究所）
研究太阳磁性、极端太阳粒子事件和恒星超闪焰之间的潜在联系，探讨其物理机制和能量释放过程。
2026-02-10 astro-ph.SR physics.space-ph
Solar neutron and muon detection on November 11, 2025: First simultaneous recovery of energy spectra
A.Alikanyan National Lab (Yerevan Physics Institute)（阿·阿利卡尼扬国家实验室（叶里万物理研究所））
2025年11月11日，Aragats太阳中子望远镜首次同时测量到与太阳耀斑相关的高能中子和μ子能量谱，揭示了太阳粒子加速条件的演变。
2025-11-26 astro-ph.SR physics.ao-ph physics.space-ph
Observations of small-scale energetic events in the solar transition region: explosive events, UV bursts and network jets
本文综述了太阳过渡区（TR）中三种常见的小尺度高能事件的观测情况：TR爆发事件、紫外爆发和喷流。这些事件被定义在光谱或成像数据中。近年来，能够观察TR的多种仪器的发展使研究人员能够对这些现象获得许多见解。这些事件为研究太阳色球层和日冕之间的质量和能量传输提供了一个代理。由于这些小尺度事件的物理机制可能与耀斑和日冕物质抛射等大尺度现象的机制相似，因此对这些事件的分析也有助于我们从小尺度到大尺度了解太阳大气。对这些小尺度高能事件的观测表明，TR是非常动态的，是色球层和日冕之间太阳大气中的一个关键层。
2019-04-14 astro-ph.SR physics.space-ph
Connection-angle dependence of proton anisotropy in ground-level enhancement events
Heliophysics Division, NASA Goddard Space Flight Center（NASA 戈达德太空飞行中心日物理部）；Catholic University of America（美国天主教大学）；Jeremiah Horrocks Institute, University of Lancashire（兰开夏大学杰里迈亚·霍罗克斯研究所）
研究通过分析十个观测良好的GLE事件，发现初始各向异性随磁连接角增加而单调下降，表明磁连接和行星际传输主导了最早相对论粒子的方向特性。
2026-03-20 astro-ph.SR physics.space-ph
Spectral properties of large gradual solar energetic particle events - II -Systematic Q/M-dependence of heavy ion spectral breaks
我们将Desai等人（2016）调查的46个大型SEP事件中的$\sim$ 0.1-500 MeV/核子H-Fe光谱与双幂律带函数拟合，以获得归一化常数，低能和高能参数$γ_a$和$γ_b$ ;以及断裂能$E_B$。我们还计算了低能幂律谱斜率$γ_1$。我们发现：1）$γ_a$、$γ_1$和$γ_b$在给定的SEP事件中是不依赖于物种的，并且谱随着能量的增加而变陡; 2）$E_B$通过Q/M比很好地排序，并且随着Q/M的降低而系统地降低，标度为（Q/M）$^α$，其中$α$在$\sim$ 0.2-3之间变化; 3）在$\sim$ 0.16-0.23 MeV/核子和CME速度下，$α$与Fe/O有很好的相关性：4）在大多数事件中：$α<$ 1.4，$γ_b$ - $γ_a >$ 3在较高能量时谱线明显变陡;和5）9个极端SEP事件中的7个（与更快的CME和GLE相关）是富Fe的，具有$α>$ 1.4，在低能量和高能量具有更平坦的光谱，具有$γ_b$ - $γ_a <$ 3。$γ_a$、$γ_1$和$γ_b$的种独立性和事件内$E_B$的系统Q/M依赖性，以及$α$的值范围表明，SEP事件中双幂律的形成主要是由于近太阳CME激波的扩散加速，而不是由于行星际湍流中的散射。在大多数事件中，$E_B$的Q/M依赖性与等扩散系数条件一致，而$α$中的事件间变化可能是由近激波强度谱的差异驱动的，…
2016-05-12 astro-ph.SR physics.space-ph
Revisiting Empirical Solar Energetic Particle Scaling Relations II. Coronal Mass Ejections
本文利用约25年SEP与CME观测数据建立峰值质子通量及积分通量对CME速度的标度律，并结合历史极端事件约束当前太阳CME速度上限约为5500 km/s。
2024-08-07 astro-ph.SR physics.space-ph
Association of 3He-Rich Solar Energetic Particles with Large-Scale Coronal Waves
小的富含3He的太阳高能粒子（SEP）事件通常与极紫外（EUV）喷流和窄日冕物质抛射（CME）有关，它们被认为是磁重联的特征，涉及到向行星际空间开放的磁力线。这些事件中的元素和同位素分馏被认为是由局限于耀斑现场的过程造成的。在这项研究中，我们确定了32个3He丰富的SEP事件在太阳活动极小期2007 - 2010年期间，由高级成分探测器观测到的地球附近，并检查他们的太阳源与高分辨率的日地关系天文台（STEREO）EUV图像。STEREO-A在地球的前方，首次提供了对富含氦-3的耀斑的直接观测，这些耀斑通常位于太阳的西半球。令人惊讶的是，我们发现，在这次调查中，大约一半的3He丰富的SEP事件与大规模的EUV日冕波。对波前传播、源耀斑分布和日冕磁场联系的研究表明，极紫外波可能影响富3He SEP向行星际空间的注入。
2016-09-17 astro-ph.SR physics.space-ph
Interplanetary particle transport simulation for warning system for aviation exposure to solar energetic particles
太阳高能粒子是一种极端的空间天气现象。一个巨大的SEP事件增加了机组人员所接受的辐射剂量，他们应该尽早得到警告。我们开发了一个航空暴露于SEP的警告系统。本文介绍了该系统的一个组成部分，它计算的SEP强度和频谱的时间演变紧挨地球磁层外。为了实现这一点，我们进行了数值模拟SEP传输行星际空间，其中行星际SEP传输描述的重点输运方程。我们开发了一个新的模拟代码来解决方程使用一组随机微分方程。在程序中，聚焦输运方程在磁场线坐标系中表达，磁场线坐标系是一个非正交曲线坐标系。采用逆高斯分布作为SEP在靠近太阳的内边界处的注入分布。我们将模拟应用于观察到的SEP事件作为验证测试。结果表明，我们的模拟可以接近地再现观测数据的粒子强度的时间演变。利用该程序，我们研制了航空太阳高能粒子暴露预警系统（WASAVIES）。
2015-06-02 astro-ph.SR physics.space-ph
SEP environment in the inner heliosphere from Solar Orbiter and Parker Solar Probe
本研究整合 Solar Orbiter、Parker Solar Probe 等航天器的高能粒子观测，以揭示内日球层中 SEPs、ESPs 和 ACRs 等粒子的多位置加速与输运机制。
2024-08-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Heliospheric Energetic Neutral Atoms: Non-stationary Modeling and Comparison with IBEX-Hi data
自2008年以来，星际边界探测器（IBEX）一直在使用IBEX-Hi（0.3 - 6 keV）仪器测量高能中性原子（ENA）的通量。我们开发了一个计算氢ENAs全球分布通量（GDF）的数值程序，该程序采用了1）全球日球层的三维动力学MHD模型和2）从IBEX观测到的1 au到内日鞘（IHS）原点的原子轨迹重建。在模拟中的关键因素是一个详细的动力学考虑的拾取离子（PUI），超热组件的质子在日光层，这是“父母”的ENA和起源于该地区的超音速太阳风被挑选的日光层磁场。作为我们研究的结果，我们得出结论：（1）所开发的模型能够再现IBEX-Hi GDF图中看到的多瓣结构的几何形状，（2）GDF对IHS中PUI的速度分布函数的形式非常敏感，并且解释PUI的额外能量人口的存在对于解释数据至关重要，（3）尽管模型计算值与IBEX-Hi数据有较好的一致性，但仍存在一些定量差异。这些差异的可能原因进行了讨论。
2020-09-16 astro-ph.SR physics.space-ph
Entering the "magnetic highway": energetic particle anisotropies at the heliospheric boundary
2012年8月，旅行者1号空间探测器进入了一个独特的新空间区域，其特征是实际上没有日光层高能带电粒子和磁场波动，被称为“磁高速公路”。在它们消失之前，粒子分布在90 $^\circ$节距角处强烈地达到峰值，这意味着粒子沿着磁场线更快地逃逸。我们调查的过程中，从日鞘区的粒子交叉到“磁高速公路”地区使用的动力学方法解决尺度的粒子的回旋半径和更小。我们表明，“损失锥”型分布自然出现的轨道粒子进入一个区域的空间具有极低的俯仰角散射率。
2013-02-08 physics.space-ph
Review and Outlook of Solar-Energetic-Particle Measurements on Multispacecraft Missions
本文回顾了多航天器任务对太阳高能粒子空间分布、激波加速和元素丰度的测量成果，指出稀疏观测点难以刻画分布，提出未来需用更密集的多航天器编队推进SEP物理研究。
2023-08-11 astro-ph.SR physics.space-ph
Long-lasting injection of solar energetic electrons into the heliosphere
太阳高能粒子（SEP）事件的主要来源是由日冕物质抛射（CME）驱动的太阳耀斑和激波。虽然人们普遍认为高能质子可以通过冲击加速，但这些冲击是否也可以有效地加速太阳高能电子仍然存在争议。在这项研究中，我们提出了2013年12月26日极其广泛的SEP事件的观察结果。据作者所知，这是有史以来观察到的最宽的纵向SEP分布，以及在所有观察者位置处异常持久的高能电子各向异性。事件的其他显著特征是持续的SEP强度增加，两个不同的SEP分量，第二个分量主要由高能粒子组成，复杂的相关日冕活动，包括在射电II型观测中的明显的冲击信号，以及事件早期两个CME的相互作用。这些观测不仅需要质子，而且需要电子的长时间注入。因此，我们全面分析数据，以表征电子事件的冲击可能的作用。对复杂的太阳活动的遥感观测与对粒子事件的现场测量相结合。我们还应用了一个梯度圆柱壳（GCS）模型的日冕观测的两个相关的CME分析它们的相互作用。我们发现，单独的冲击可能不是负责这个非常广泛的SEP事件。因此，我们提出了一个方案的CME-CME相互作用区域内的捕获高能粒子进行进一步的加速，由于冲击波传播通过该区域，随机加速，或正在进行的重连过程中的相互作用区域内。SEP事件的第二分量的起源可能是由粒子阱的突然打开引起的。
2018-02-13 physics.space-ph
Solar energetic particle events: trajectory analysis and flux reconstruction with PAMELA
PAMELA卫星实验首次直接测量了近地空间中能量从大约80兆电子伏到几个千兆电子伏的太阳高能粒子，将其他天基仪器提供的低能数据与全世界中子监测器网络提供的地面增强数据联系起来。其独特的观测能力包括测量通量角分布的可能性，从而研究可能的各向异性。这项工作报告的分析方法，估计SEP能谱作为一个函数的粒子间距角相对于行星际磁场（IMF）的方向。关键的成分是提供了一个精确的模拟渐近博览会的PAMELA设备，基于现实的重建粒子轨迹在地球的磁层。作为案例研究，提供了2012年5月17日事件的结果。
2015-11-02 astro-ph.IM physics.space-ph
Soft X-ray irradiance measured by the Solar Aspect Monitor on the Solar Dynamic Observatory Extreme ultraviolet Variability Experiment
太阳表面监视器（SAM）是太阳动力学观测站（SDO）上极紫外线变化实验（EVE）上的一个针孔相机。SAM通过一个金属滤光片将太阳圆盘投射到CCD上，该金属滤光片设计为仅允许短于7 nm的太阳光子通过。然而，来自高能粒子和带外辐照度的污染在SAM观测中是重要的。我们提出了一种从SAM信号中分离0.01- 7 nm积分辐照度的技术，以产生2010年5月至2014年5月期间宽带辐照度的第一个结果。该分析的结果与EVE的EUV分光光度计（ESP）的类似数据产品一致，误差在25%以内。我们比较我们的结果与测量从学生一氧化氮探测器（SNOE）太阳X射线光度计（SXP）和热层电离层中间层能量学和动力学（TIMED）太阳EUV实验（SEE）在类似的太阳活动水平。我们表明，全磁盘SAM宽带的结果比较以及其他测量的0.01- 7 nm的辐照度。我们还探讨了SAM的能力，解决空间的贡献，从太阳能盘的辐照度区域，并证明了这一功能的几个强耀斑爆发的活跃地区的案例研究，2011年3月11日。
2016-05-04 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
Toward Quantitative Model for Simulation and Forecast of Solar Energetic Particles Production during Gradual Events - I: Magnetohydrodynamic Background Coupled to the SEP Model
太阳高能粒子（SEP）是空间天气的一个重要方面。SEP事件具有很高的破坏潜力，因为它们可能导致地球上的通信系统中断，对航天器上的机组人员致命，在极端情况下，对高空飞行中的人员有害。然而，目前研究界缺乏有效的工具来预测这种危险的威胁及其潜在的影响。这种工具是人类改善对SEP事件的准备并最终能够减轻其影响的第一步。本研究工作的主要目标是开发一种计算工具，该工具将具有预测能力，并可以在操作系统中提供实时信息，根据对太阳的观测，提供SEP当前潜在威胁的信息。在本文中，磁流体动力学（MHD）模拟的基本原理进行了讨论，作为所需的预报系统的一个关键部分。
2018-06-19 physics.space-ph
Application of the Monte Carlo Method in Modeling Transport and Acceleration of Solar Energetic Particles
对太阳高能粒子（SEP）动力学的定量表征的需要不仅仅是一门学术学科。它对人类空间活动有许多实际影响。地球磁场保护国际空间站和大多数无人任务免受SEP辐射。然而，具有硬能谱的极端SEP事件特别富含数百MeV至几GeV的质子，可以到达低地球轨道（LEO）的高度。这些质子具有很高的穿透能力，因此对人类航天飞行产生重大的辐射危害。SEPs对大气也有很大的影响。在极盖吸收（PCA）事件期间发生的高纬度地区高层大气的突然电离可阻断高频（HF）通信数小时，影响与洲际高空飞行飞机的通信。SEP在大气中的另一个影响是在高层大气中产生NOx分子，这可以消耗大气臭氧总量。本文还分析了（1）各种俯仰角扩散系数近似值如何影响模拟SEP种群的特性，以及（2）讨论了当SEP超过1 AU时俯仰角散射如何影响地球轨道上SEP事件的衰减阶段。
2022-09-19 physics.space-ph
TEC enhancement due to energetic electrons above Taiwan and the West Pacific
在地磁扰动期间，内辐射带的高能电子可以穿透位于赤道电离层顶侧高度（<1000 km）的漂移壳层的禁区。此前曾发现，正电离层风暴与禁区内~900公里高度处准捕获的30 keV电子的强通量之间存在良好的相关性。在目前的工作中，我们使用统计验证的假设，在赤道电离层顶侧的强电子通量可以在低纬电离层的电离的一个重要来源。高能电子的数据是从极轨卫星获得的，在1999年至2006年的62个强磁暴期间。利用全球电离层垂直电子总含量图确定了电离层对选定风暴的反应。对2004年11月9日的一次大风暴进行的个案研究提供了实验证据，支持高能电子在低纬度正电离层风暴期间产生的巨大电离效应。9个磁暴的统计分析表明，VTEC的增加与强烈的30 keV的电子通量，无论当地的时间和磁暴的相位一致，并共存。我们的结论是，极强的30 keV电子流在顶侧低纬电离层可以贡献约10 - 30 TECU的本地化正电离层暴。
2013-01-11 physics.space-ph
The Rigidity Dependence of the Diffusion Coefficient in the Heliosheath and an Explanation of the Extreme Solar Modulation Effects for Cosmic Ray Electrons from 3-60 MeV Observed at Voyager 1
我们相信，极端的太阳调制的3-60兆电子的银河系电子测量的旅行者在日鞘和解释这一新的数据在本文中提出的刚性依赖的扩散系数在低刚性的理解扩散理论，因为它适用于高能粒子的一个重要步骤。本描述使用在日鞘内5个不同时期和距离处测量的电子光谱。扩散的依赖性需要解释显着的太阳能调制效应观察到的电子和更高的刚性质子作为一个进步，从太阳层顶向内约25 AU的终止冲击确实有两个不同的刚性制度。在刚性~Pc以上，扩散系数具有~ β P的依赖性，调制为~P，并且根据dr/K的积分，其幅度随AU中的半径线性增加。这个积分定义了一个电势β，称为调制电势，从而解释了质子的变化。在刚度<Pc时，扩散系数为~ β，与刚度无关。调制也是独立的刚性，但其幅度取决于调制电位，从而解释了电子调制。人们需要同时进行电子和质子观测，才能认识到太阳调制过程的物理描述。这是我们第一次能够，使用质子数据在高刚性和电子数据在低刚性，放在一起的图片的高和低刚性的扩散系数，以及它们如何影响高能粒子在天体物理尺度的环境。
2018-10-16 physics.space-ph
C-SWIM: A Coupled Space Weather Impact Model for Satellite Fleet Vulnerability and Economic Loss Under a 1-in-100-Year Solar Energetic Particle Event
George Mason University（乔治梅森大学）；NSF NCAR/HAO（美国国家科学基金会/国家大气研究中心/高海拔观测站）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文研究了在100年一遇的太阳高能粒子事件下，卫星群的脆弱性和经济损失，通过整合SEP危害特征、动态地磁截止刚度建模、辐射剂量传输和整个舰队故障概率估计，与宏观经济影响分析相联系。
2026-05-21 physics.space-ph
Assessment of Source and Transport Parameters of Relativistic SEPs Based on Neutron Monitor Data
作为HESPERIA Horizon 2020项目的一部分，我们开发了一个软件包，用于基于全球中子源网络（NM）的数据直接反演地面增强（GLE）。研究相对论性太阳高能粒子释放过程的新方法利用了几种模型，包括：相对论性太阳高能粒子从太阳到地球的传播，它们在地球磁层和大气中的传输，以及地面纳米仪器对次级宇宙射线核子成分的探测。这些模型的组合允许计算预期的地面NM计数率所造成的一系列瞬时粒子从太阳释放。质子释放的时间配置文件在太阳和行星际运输条件，然后推断拟合NM观测与建模NM计数率。本文介绍了不同工艺所用的模型、软件和新软件的初步结果。
2016-12-28 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.space-ph
