Parker Solar Probe Observations of Compound Reconnection Exhaust Boundaries and Mirror-Mode Structures in the Near-Sun Heliospheric Current Sheet
Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校空间科学实验室）；Department of Physics and Astronomy, Dartmouth College（达特茅斯学院物理与天文学系）；Department of Climate and Space Sciences and Engineering, University of Michigan（密歇根大学气候与空间科学与工程系）；Earth, Planetary and Space Sciences, and Institute of Geophysics and Space Physics, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校地球、行星与空间科学及地球物理与空间物理研究所）；Department of Astrophysical Sciences, Princeton University（普林斯顿大学天体物理科学系）
帕克太阳探测器观测到日球电流片中复合重联喷嘴边界和镜模结构，揭示了重联喷嘴边界的结构及其在近日等离子体中的能量转换作用。
2026-04-28 astro-ph.SR physics.space-ph
Ion-Scale Current Sheets Embedded in Reconnection Jet Shear Layer of the Near-Sun Heliospheric Current Sheet
Chungbuk National University（忠北国立大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；New Mexico Consortium（新墨西哥联盟）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
研究日球电流片中嵌入的离子尺度电流片及其与重联喷流边缘流动剪切层的关系，通过分析帕克太阳探测器观测数据，识别出多种类型的离子尺度电流片，揭示了重联喷流剪切层在多尺度结构形成中的作用。
2026-07-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
HelioCast: heliospheric forecasting based on white-light observations of the solar corona. I. Solar minimum conditions
提出基于日冕白光观测和PLUTO代码的三维MHD日球层预报模型HelioCast，通过经验推导太阳风背景特性定义边界条件，在太阳极小期评估中能较好重现高速流，表现优于完整MHD模型。
2023-04-06 astro-ph.SR physics.space-ph
Bifurcations in the Heliosphere: Global-scale Coronal Pseudostreamer Evolution and the Creation of Secondary Heliospheric Current Sheets
University of California–Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Univ Toulouse, CNES, CNRS, IRAP（图卢兹大学、法国国家空间研究中心、法国国家科学研究中心、图卢兹天体物理研究所）；Advanced Heliophysics（高级日球物理学）
研究人员通过PLUTO MHD代码模拟，揭示偶极与四极场强度近似相等时，日冕可在单、双日球电流片构型间振荡，形成次级电流片，为太阳周演化提供了新见解。
2026-09-04 astro-ph.SR physics.space-ph
Relativistic proton levels from region AR 12673 (GLE \#72) and the heliospheric current sheet as a Sun$-$Earth magnetic connection
2017年9月10日，位于地面和高纬度的中子探测器（NM）设备检测到与X8.2级太阳耀斑及其相关CME的太阳高能粒子（SEP）发射相关的计数率增加。这是当前太阳周期中第二高的耀斑。它的起源是活动区AR 12673，当时它位于西太阳盘的边缘，与地球的磁连接很差。然而，有一个特殊的条件：当地球穿过日光层电流片（HCS）区域时，被CME冲击加速的太阳质子被注入该区域。我们发现，往往HCS和SEPs传播密切相关。如果SEP的源位置在HCS内或靠近HCS，则HCS起到太阳$-$地球磁连接的作用。SEP在HCS路径周围漂移，并且SEP也在HCS的宽范围内漂移。在某些情况下，特别是当地球穿过HCS扇区时，这些粒子中的一小部分可以以更硬的高能粒子通量到达地球，引发地面增强（GLE）。2017年9月10日的爆炸引发了GLE 72，是当前太阳周期的第二次。我们发现，这两个GLE，包括所有子GLE在当前的太阳周期中观察到的，来自太阳爆炸发生在HCS结构;这种行为也观察到在GLE的前一个太阳周期。一般来说，来自与地球联系不紧密的活跃区域的太阳爆炸可以通过上述机制触发GLE。在所有情况下，SEPs漂移过程的HCS结构提供了一个有效的粒子传输，允许这些太阳瞬态事件的观察。
2018-12-18 astro-ph.SR physics.space-ph
Intermingled open and closed magnetic field lines near the radial origin of the heliospheric current sheet
本研究通过帕克太阳探测器的观测，发现日球层电流片形成区的开放与闭合磁力线在百毫秒内交织，明确两类区域的静电波特征差异并解释了成因，为理解太阳附近磁场结构提供了新观测证据。
2025-05-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Muon Excess at Sea Level during the Progress of a Geomagnetic Storm and High Speed Stream Impact Near the Time of Eath's Heliospheric Sheet Crossing
在这篇文章中，我们提出了在地面水平的μ子通量变化之间的关联研究结果，由\textit{\textit{New-Tupi}} μ子望远镜（$22^0 53'00''S,\; 43^0 06'13'W$ ;海拔3米）和2015年8月25日至29日的磁暴登记，由于日冕物质抛射（CME）对地球磁层的影响，该磁暴已经肆虐了几天。一系列事件始于2015年8月22日21：19 UTC的M3.5 X射线级耀斑。\textit{\textit{New-Tupi}} μ子望远镜观测到了由这场磁暴引发的福布什减少（FD），于2015年8月26日开始。2015年8月28日，在地球穿过日光层电流片（HCS）后，航天器和地面探测器观测到粒子通量增加。所观察到的峰值与高速流（HSS）的影响在时间上一致。我们研究这种增加，已观察到的显着性超过1.5%的地面探测器在不同的刚性制度。我们还估计了注入地球的能量注量的下限。此外，我们认为这种增加的起源，如加速粒子的冲击波的前面的HSS和HCS交叉的聚焦效果。我们的研究结果显示了可能的证据，一个长期的高能（高达GeV的能量）粒子注入地球大气系统内，由HSS驱动。在大多数情况下，这些注入的粒子被引导到极性区域。然而，来自光谱的高能量尾部的颗粒可以到达中纬度，并且这可能对大气化学产生影响，例如，NOx物质的产生可能增加并且可能导致臭氧消耗增加。这一专题需要进一步研究。
2017-06-01 astro-ph.SR physics.space-ph
Magnetic flux ropes within reconnection exhausts close to the centers of heliospheric current sheets near the Sun
Chungbuk National University（忠北国立大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
研究通过 Parker 太阳探测器观测日冕电流片附近磁通绳的再连接过程，揭示其形成机制及观测优势。
2025-09-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Suprathermal Ion Energy spectra and Anisotropies near the Heliospheric Current Sheet crossing observed by the Parker Solar Probe during Encounter 7
我们目前的观测>10-100 keV/核子超热（ST）的H，He，O和Fe离子与交叉的日光层电流片（HCS）在径向距离<0.1 au的太阳。我们的主要发现是：1）在第一次完全穿越期间检测到非常少的重离子，在第二次部分穿越期间重离子强度降低，并且在第二次穿越之后达到峰值; 2）离子到达时间没有表现出速度色散; 3）He俯仰角分布跟踪磁场极性反转，并且显示出高达~10：1的反向阳、场对准流和更靠近HCS的束，其在远离HCS时变得几乎各向同性; 4）He谱使HCS两侧变陡，He、O和Fe谱呈现出~ E ^[4 -6]形式的幂律;以及5）最大能量EX随着离子的荷质（Q/M）比而增加，EX/EH与[（QX/MX）]^α成比例，其中α ~0.65-0.76，假设平均Q状态类似于在1 AU的渐变和脉冲太阳高能粒子事件中测量的那些。没有速度色散，加上靠近HCS的强场向各向异性，似乎排除了太阳耀斑和近太阳日冕物质抛射驱动的冲击。这些新的观测结果不仅对采用直接平行电场和根据E/Q组织最大能量的机制提出了挑战，而且对局部扩散和磁重联驱动的加速模型也提出了挑战。重新评估我们目前对高能离子的产生和传输的理解，对于理解这种近太阳的、与电流片相关的ST离子种群是必要的。
2021-11-01 astro-ph.SR physics.space-ph
Strong Prevalence of Hammerhead Velocity Distributions Close to the Heliospheric Current Sheet
Center for Astrophysics — Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森天体物理中心）；NASA, Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；GPHI, University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校GPHI）；Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校空间科学实验室）
研究发现锤头速度分布广泛出现在日球电流片附近，表明其与该区域的能量过程相关。
2026-03-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Three-dimensional evolution of flux rope CMEs and its relation to the local orientation of the heliospheric current sheet
从太阳抛射出来的通量绳在其演化过程中会改变其几何方向，这直接影响其地球有效性。因此，了解日光层中的太阳荧光是如何演变的，以改进我们的空间天气预报工具是至关重要的。我们分析了15个日冕物质抛射（CME），具有清晰的FR签名，在太阳活动周期23的衰变和太阳活动周期24的上升观察。我们估计在原点使用极紫外线观测喷发后的拱廊和/或喷发的反射的FR的初始方向。然后，我们重建多视点日冕物质抛射观测的CME从2到30 Rs的三维几何表示的FR，以确定其几何参数。最后，我们通过MHD模拟的背景太阳风传播从~30 Rs到1 AU的FR，同时使用在1 AU的相关磁云的原位测量作为传播技术的约束。这些方法使我们能够估计从太阳到1 AU的FR方向。我们发现，虽然FRs偏转主要发生在30 Rs以下，但在30 Rs和1 AU之间发生了大量的偏转和旋转。我们比较FR的取向的本地的日光层电流片（HCS）的取向。我们发现，慢FR倾向于与内日球层中的慢太阳风流对齐。在太阳活动周期极小期，慢太阳风通道和HCS通常占据太阳赤道面附近的区域，这在过去导致研究人员假设FR与HCS对齐。我们的研究结果表明，排除从这个规则解释的相互作用与帕克螺旋背景磁场，占主导地位的磁相互作用与HCS在内日球层至少在太阳能最低条件。
2014-01-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic reconnection-driven energization of protons up to 400 keV at the near-Sun heliospheric current sheet
本研究借助帕克太阳探测器的抵近观测，证实日球层电流片的磁重联可将质子加速至400 keV，结合kglobal模型模拟揭示磁岛合并的加速机制，为近日太阳风高能粒子来源提供新证据。
2025-01-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Systematically Asymmetric Heliospheric Magnetic Field: Evidence for a Quadrupole Mode and Non-axisymmetry with Polarity Flip-flops
最近对日球磁场（HMF）的研究发现了有趣的、系统的半球和纵向不对称性，这对理解太阳磁场具有深远的意义。自20世纪60年代以来的现场HMF测量表明，日光层电流片（HCS）在太阳极小期系统地向南移动（锥形），导致了一个美丽的芭蕾舞演员的概念。虽然暂时的偏移可能相当大，但平均HCS偏移（锥进）角度是几度，小于太阳旋转轴的$7.2^{\circ}$倾斜。最近两个太阳活动周期间的观测结果证实了这些结果，并表明，在下降到最低阶段的后期，在长时间间隔内，北太阳半球的磁区比南太阳半球大，磁区强度比南太阳半球弱。多极展开揭示了一个强大的四极项，这是相反的方向的偶极子项。这些结果意味着，太阳有一个对称的四极S0发电机模式，振荡的相位与占主导地位的偶极子A0模式。此外，日球磁场有强烈的倾向，产生太阳倾斜，大致相反的纵向相位。这意味着是一个系统的纵向不对称性，并导致在占主导地位的羟甲基糠醛部门的“翻转”型行为，其周期约为3.2年。这与最近在太阳黑子中发现的类似的翻转周期非常吻合，也与观测到的类太阳恒星活动周期与翻转周期之比为3的情况非常吻合。因此，这些结果要求太阳能发电机包括三个模式，A0，S0和非轴对称模式。显然，这些结果对太阳建模有很大的影响。
2004-11-16 astro-ph physics.pop-ph physics.space-ph
Parker Solar Probe Observations of High Plasma Beta Solar Wind from Streamer Belt
一般来说，来自流注带的慢速太阳风在穿越日球电流片（HCS）的周围形成高等离子体β赤道等离子体片，即日球等离子体片（HPS）。目前帕克太阳探测器（PSP）的观测表明，太阳附近的HCS交叉可能是完全或部分电流片交叉（PCS），它们有一些共同的特征，但也有不同的性质。在这项工作中，使用的PSP观测从遇到4到10，我们确定流光带太阳风的增强等离子体β，我们进一步使用电子俯仰角分布，以分离它到HPS太阳风，周围的整个HCS交叉和PCS太阳风，在PCS交叉附近。通过分析发现，PCS太阳风与HPS太阳风相比具有不同的特征：（1）PCS太阳风可能是非压力平衡结构，而不是磁洞结构，总压的增强主要是由于磁压降低较少; c）PCS太阳风主要由非常低的氦丰度和变化的α-质子速度差所控制。我们认为PCS太阳风可能起源于流光带深处的日冕环，并且是原始的太阳风仍然与环境太阳风积极地相互作用，因此对进一步研究慢速太阳风的加热和加速是有价值的。
2023-02-14 physics.space-ph
Modulation of Galactic Cosmic Rays in the Inner Heliosphere, Comparing with PAMELA Measurements
建立了一个数值模式，研究了内日球层中银河系宇宙射线（GCR）随时间的调制。在模型中，采用了改进的Parker日球磁场（HMF）和Qin \& Zhang（2014）提出的NLGCE-F扩散系数模型。另外，根据观测资料，将磁湍流强度的纬向依赖关系假定为$\sim (1+\sin^2θ)/2$，径向依赖关系假定为$\sim r^S$，其中选取了$S$作为日球电流片（HCS）倾角的函数。我们表明，用于描述HMF湍流强度的空间变化的解析表达式与ESTA，旅行者1号和旅行者2号的观测结果吻合得很好。通过对调制码的数值计算，得到了最近太阳活动极小期质子能谱随时间的变化，结果表明，调制码的计算结果与PAMELA的测量结果是一致的。
2017-07-18 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
Constraining the Charge-Sign and Rigidity-Dependence of Solar Modulation
我们识别宇宙射线源和了解这些粒子如何在星际介质中传播的能力受到太阳风及其嵌入的磁场的综合影响的阻碍，统称为太阳调制。在本文中，我们建立在我们以前的工作模型和约束太阳调制的宇宙射线光谱的影响，使用从AMS-02和BESS Polar II收集的数据在2007年和2012年之间，在此期间，日光层磁场处于负极性状态。我们的模型使用的日光层磁场和日光层电流片的倾斜角的测量，以准确地预测作为时间，电荷和刚度的函数的太阳调制的影响。通过将数据从一个时期的负极性，我们已经能够鲁棒地观察和约束太阳调制的电荷依赖性的影响。
2020-07-01 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Multiple current sheet systems in the outer heliosphere: Energy release and turbulence
在日光层外层，在太阳风终止激波之外，预计弯曲的日光层电流片形成一个密集的、多个薄电流片的区域。这样的系统可能受到离子动力学撕裂不稳定性的影响，并因此产生与磁重联相关的磁岛和热离子群。在这种环境中的重联过程有重要的影响，当地的粒子运输，并在重联网站和湍流粒子加速。我们研究这个复杂的环境，通过三维混合模拟在很长的时间尺度上，为了捕捉撕裂不稳定性的线性增长的演变，在后期充分发展的湍流状态。最终状态的发展从高度有序的初始状态通过正向和反向级联。当包含引导场时，存在磁涨落的分量和谱各向异性。包含一群新出生的星际拾取质子不会强烈影响这些结果。最后，我们得出结论，多个电流片之间的重连可以作为一个重要的湍流源在外层日光层，高能粒子加速和传播的影响。
2016-03-22 astro-ph.SR physics.space-ph
Proton temperature anisotropy and magnetic reconnection in the solar wind: effects of kinetic instabilities on current sheet stability
我们通过二维混合模拟研究了质子各向异性驱动的动力学不稳定性对磁重联发生的作用。研究了在周围等离子体中存在质子温度各向异性时电流片的无碰撞撕裂。我们的结果证实，电流片区域内的各向异性质子可以显着增强/稳定电流的撕裂不稳定性。此外，大质子温度各向异性激发的线性不稳定性相关的波动可以显着影响等离子体的稳定性和扰动的电流片，触发撕裂不稳定性。我们发现，这样一个复杂的耦合导致更快的撕裂演化的制度，具有较大的垂直温度时，离子回旋不稳定性产生的各向异性质子分布函数。相反，在存在相反的各向异性的情况下，由具有较大平行温度的不稳定背景质子激发的消防水带波动不能有效地使电流片不稳定，电流片在消防水带饱和后长时间保持稳定。我们讨论了这种新的耦合对太阳风和日球等离子体动力学的可能影响。
2012-12-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A Unified Charge-Dependent Modulation Model for AMS-02 Proton and Antiproton Fluxes during Solar Minimum
Sun Yat-sen University（中山大学）；Ocean University of China（中国海洋大学）；Nanjing University（南京大学）
本文提出一种统一的电荷依赖性太阳调制模型，用于解释AMS-02在太阳最小期观测到的质子和反质子通量。
2026-10-14 astro-ph.HE 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
Cosmic-ray diffusion in a sectored magnetic field in the distant heliosheath
旅行者1号在日鞘中测量到的非常高强度的银河宇宙射线似乎与日球层顶附近由日球层磁场堆积产生的调制“墙”的存在不相容。我们建议，调制壁是一个结构，可透过宇宙射线作为一个扇形磁场拓扑结构的结果压缩等离子体减速接近日球顶和伸展到高纬度的纬向流在日鞘。紧密折叠的翘曲电流片允许有效的宇宙射线传输在径向方向上通过漂移样机制。我们表明，当考虑到随机变化的部门宽度，粒子输运成为主要沿和跨磁部门扩散。使用测试粒子模型的宇宙射线在日鞘中，我们调查的扇形结构和粒子能量的属性上的扩散系数的依赖关系。
2013-02-12 physics.space-ph
Parker Solar Probe In-Situ Observations of Magnetic Reconnection Exhausts During Encounter 1
电流片中的磁重联将磁能转化为粒子能。这一过程可能对太阳附近的太阳风的加速和加热起着重要作用。帕克太阳探测器的观测为研究这个问题提供了一个新的机会，因为它在前所未有的近距离测量太阳的太阳风。在第一次轨道运行期间，PSP在35.7太阳半径处遇到了大量的通过近日点的太阳风电流片。我们对这些电流表进行了全面的调查，发现了21个重联排气的证据。这些排气在日光层电流片、日冕物质抛射和规则的太阳风中被观测到。然而，我们发现，在近日点附近遇到的大多数电流片，那里的磁场最强，等离子体β最低，是与爆发性径向喷流相关的Alfvénic结构，这些电流片似乎没有发生局部重联。我们研究了电流片周围的条件，以解决为什么一些电流片重新连接，而另一些没有。一个关键的区别似乎是跨电流片的等离子体速度剪切的程度：21次重联排气的中位速度剪切是阿尔夫文速度剪切的24%，而检查的43个阿尔夫文电流片的中位剪切是阿尔夫文速度剪切的71%。这一发现可能表明，大的，尽管是亚阿尔夫文的，速度剪切抑制重联。另一种解释是，阿尔夫维尼克电流片是孤立的旋转间断，不会发生局部重联。
2020-01-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Sharp changes of solar wind ion flux and density within and outside current sheets
对Interball-1航天器数据（1995-2000年）的分析表明，太阳风离子通量有时会在几秒钟或几分钟的时间内突然增加或减少20%以上。通常情况下，这种太阳风离子通量（SCIF）急剧变化的幅度大于0.5 × 10^8 cm^-2 s^-1。WIND航天器上的太阳风实验也观测到了离子通量的这些突然变化，因为太阳风密度增加和减少，而太阳风速度的变化可以忽略不计。SCIF不规则地发生在1 AU处，当具有特定性质的等离子体流到达地球轨道时。SCIF通常在缓慢、湍流的太阳风中观测到，其密度和行星际磁场强度都有所增加。使用太阳风密度、磁场及其标准偏差作为输入参数，模拟了一天中SCIF发生的次数，为期5年。模型和实验数据之间的相关系数为~0.7。研究发现，SCIF与日冕物质抛射（CME）、共转相互作用区（CIR）或行星际激波无关;然而，85%的扇形边界被SCIF包围。在SCIF观测次数为5次或5次以上的天数内，太阳风等离子体的性质与扇形边界处的太阳风等离子体的性质相同。一个可能的解释SCIF（扇区边界附近）的发生是磁重联在日光层电流片或本地电流片。SCIF（扇区内）的其他可能原因是缓慢的太阳风和通量管交叉处的湍流过程。
2011-02-05 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
The Model Magnetic Configuration of the Extended Corona in the Solar Wind Formation Region
太阳和日光层中的小尺度和大尺度结构与过程之间的耦合对于全球磁位形的关系是重要的。薄日光层电流片在这方面起主导作用。磁场位形的简单解析模型被构造为三个源的叠加：1）太阳中心的点磁偶极子，2）赤道面附近的具有方位电流密度j_φ ~ r^{-3}的薄环形电流片，3）太阳中心的磁四极。该模型以渐近正确的方式再现了在太阳附近的下降阶段和太阳极小年（偶极子项）以及在日光层中的超阿尔文太阳风域中的大距离处的场线的已知几何形状，其中薄电流片占主导地位，|B_{r}（θ）|=const，根据观察结果（Balogh等人，1995; Smith等人，1995年）。具有轴向四极项的模型适合于描述场线的南北不对称性。在考虑太阳风动力学和宇宙线传播理论问题时，该模型可作为两个极端渐近区域（中间距离~（1-10）R_sun区域内）之间的合理解析插值。
2012-12-21 astro-ph.SR physics.space-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
Solar wind current sheets and deHoffmann-Teller analysis: First results of DC electric field measurements by Solar Orbiter
太阳轨道器于2020年2月10日发射，目的是使用为遥感和原位传感而设计的仪器有效载荷来研究太阳和日光层物理学。与最近发射的帕克太阳探测器类似，但与早期的任务不同，太阳轨道器携带的仪器旨在测量低频直流电场。在本文中，我们评估的质量的低频直流电场测量的无线电和等离子体波仪器（RPW）的太阳轨道器。特别是，我们调查的可能性，使用太阳轨道器的直流电和磁场的数据来估计的太阳风的速度。我们使用deHoffmann-Teller（HT）分析的基础上的电场和磁场的测量，找到太阳风电流片的速度，最大限度地减少了一个单一的组成部分的电场。通过比较HT速度质子和α粒子传感器（PAS）测量的质子速度，我们开发了一个简单的模型的有效天线长度，$L_\text{eff}$的电场探针。然后，我们使用HT方法来估计太阳风的速度。使用HT方法，我们发现，观察到的变化$E_y$往往是在良好的协议与磁场的变化。然而，由于$L_\text{eff}$取决于等离子体环境的事实，$E_y$的大小是不确定的。我们推导出一个经验模型$L_\text{eff}$的德拜长度，我们可以用它来提高$E_y$的估计，从而估计太阳风的速度。由RPW提供的低频电场质量高。使用deHoffmann-Teller分析，太阳轨道器的磁场和电场测量可以用来估计太阳风的速度时，等离子体数据不可用。
2021-04-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Formation of plasmoid chains and fast magnetic reconnection during nonlinear evolution of the tilt instability
通过二维不可压缩磁流体动力学（MHD）数值模拟，研究了当Lundquist数$S$超过一个临界值（磁普朗特数，$P_m = 1$）时，等离子体团链形成所支持的快速碰撞磁重联机制.最近开发的特征Galerkin有限元代码，FINMHD，这是专门为此目的而设计的，在一个减少粘阻MHD框架，采用。与以前的研究相反，选择了不同的初始设置的两个排斥电流通道，以形成两个准奇异电流层上的Alfvénic时间尺度的倾斜不稳定性的结果。如果是$S < 5 \times 10^3$，则随后的稳态重连过程是通过经典Sweet-Parker模型预测的速率标度为$S^{-1/2}$获得的。否则，发生随机的时间依赖性重连状态，具有独立于$S$的快速时间平均速率，并且具有$0.014$的归一化值。后一种机制是由两条等离子体团链的形成触发的，这些等离子体团链破坏了电流片，并在静止阶段之后突然发生超阿尔夫文生长，这与Comisso等人提出的等离子体团不稳定性的一般理论一致[Phys. Plasmas 23，100702（2016）]。此外，非单调依赖的等离子体团增长率与$S$以下的渐近递减对数律在无限$S$ -极限被证实。我们还密切比较我们的结果，以评估机制的一般性，在发展过程中获得的合并不稳定设置。最后，我们简要地讨论了我们的结果的相关性，解释耀斑活动在太阳日冕和托卡马克的内部中断。
2020-02-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph 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
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
Variations of the Galactic Cosmic Rays in the Recent Solar Cycles
本文利用美国宇航局ACE/CRIS仪器和地面中子监测仪的测量结果，研究了太阳活动周23和24期间银河宇宙线（GCR）的变化。结果表明，2019-2020年太阳活动极小期期间，1 AU处重核（核电荷5-28，50-500 MeV/nuc）的最大GCR强度打破了以往的记录，分别超过1997年和2009年记录的约25%和约6%，处于太空时代以来的最高水平。然而，NM计数率峰值低于2009年底。GCR强度和NM计数率之间的差异仍有待解释。此外，我们还发现太阳活动极小期P24/25期间的GCR调制环境与以往的太阳活动极小期有显著的不同，包括极低的太阳黑子数、极低的日球电流片倾角、罕见的日冕物质抛射、微弱的行星际磁场和湍流。这些变化有助于降低太阳调制的水平，为行星际空间破纪录的GCR强度提供了合理的解释。
2021-04-16 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Plasma Energization in Colliding Magnetic Flux Ropes
磁通量绳通常在整个日光层中观测到，最近的研究表明，相互作用的磁通量绳与一些高能粒子事件有关。在这项工作中，我们进行了二维粒子模拟（PIC）研究的两个磁通量绳（或磁岛）的合并，以及随后的等离子体的碰撞过程。初始化的模拟与两个磁岛嵌入在一个重新连接的电流片。两个岛屿相撞，最终合并成一个岛屿。在此过程中，随着磁能被释放并转换为等离子体能量，粒子被加速，包括由理想电场引起的体动能增加，以及由流体压缩和非理想电场引起的热能增加。我们发现，这些不同的反射机制的贡献都是重要的，并相互比较。流体剪切和非旋向压力张量也有助于能量转换过程。对于不同的盒子大小范围从$L_x \sim 25$-$100 d_i$和离子-电子质量比$m_i / m_e = 25$，100和400的模拟，我们发现，一般的演变是定性相同的所有运行，和的ESTA仅弱依赖于系统的大小或质量比。这些结果有助于我们理解太阳和日光层环境中的等离子体放电。
2018-09-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
