A Convolutional Neural Network-Derived Catalog of Solar Flares from Soft X-Ray Observations
Sydney Institute for Astronomy, University of Sydney(悉尼大学天体物理研究所);School of Physics, University of Melbourne(墨尔本大学物理学院);OzGrav-Melbourne, Australian Research Council Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery(澳大利亚研究委员会引力波发现卓越中心)
本文利用卷积神经网络对高分辨率GOES数据构建日冕闪焰目录,通过贝叶斯推断量化候选事件的真实性,发现CNN目录在小幅值事件检测上更敏感,且扩展了闪焰峰值通量的幂律分布范围。
2026-04-10 astro-ph.SR
A Machine Learning Approach to Correcting Atmospheric Seeing in Solar Flare Observations
目前用于太阳观测中大气视宁度校正的后处理技术-如散斑干涉法和相位分集法-在重建太阳耀斑观测能力方面存在局限性。这一点,再加上耀斑的零星性质,意味着观测者不能等到观测条件达到最佳状态才进行测量,这意味着许多地面太阳耀斑观测都受到了观测效果不佳的影响。为了解决这个问题,我们提出了一种基于训练深度神经网络的专用耀斑视宁度校正方法,以学习从良好视宁度条件下的耀斑观测中校正人工视宁度。该模型使用迁移学习(太阳物理学中的一种新技术)来帮助学习这些校正。迁移学习是指使用已经在类似数据上训练过的另一个网络来影响新网络的学习。训练完成后,该模型已应用于两个耀斑数据集:一个来自2014/09/06的AR 12157,另一个来自2017/09/06的AR 12673。结果表明,良好的校正图像与坏的看到与相对误差分配给估计的基础上的模型的性能。进一步的讨论发生在这些估计的误差的鲁棒性的改进。
2020-11-25 astro-ph.SR
Lorentz Force Evolution Reveals the Energy Buildup Processes during Recurrent Eruptive Solar Flares
太阳日冕中的能量释放和积累过程具有重要意义,特别是对于大的经常性耀斑的情况,这对导致偶发性能量释放过程的条件提出了具有挑战性的问题。目前尚不清楚这些事件的发生是由于自由磁能持续供应给日冕,还是因为在一次主要的耀斑事件中,并非所有可用的自由磁能都被释放出来。为了解决这个问题,我们报告的光球磁场的演变和相关的净洛伦兹力的变化在AR 11261和11283,其中每一个引起了经常爆发的M-和X-级耀斑。我们的研究表明,在每次耀斑期间的突然向下变化之后,净洛伦兹力在连续的耀斑之间增加了(2-5)× 10^22达因。这种明显的净洛伦兹力的重建是太阳活动区(AR)非位势参数演化中发现的第一个观测证据,它表明新的能量被供给到AR以产生周期性的大耀斑。极性反转线附近相反极性的移动磁特征的连续剪切运动的观测进一步证实了AR的磁自由能的重建。在这项研究中报告的净洛伦兹力变化的演化模式具有重要的意义,特别是,预测经常性的大爆发耀斑从同一AR,因此相关的CME之间的相互作用的机会。
2019-10-29 astro-ph.SR
Supervised convolutional neural networks for classification of flaring and nonflaring active regions using line-of-sight magnetograms
太阳耀斑是太阳大气层中的爆炸,释放出强烈的短波长辐射,能够产生严重的空间天气后果。耀斑通过磁重联释放出日冕磁场中积累的自由能,日冕磁场根植于光球上的活动区(AR)。导致重联的确切过程尚不完全清楚,因此对耀斑的可靠预测具有挑战性。最近,光球磁场数据已经使用机器学习(ML)进行了广泛的分析,这些研究表明,耀斑预测的准确性并不强烈依赖于预测耀斑的提前时间(Bobra & Couvidat 2015; Raboonik et al. 2017; Huang et al. 2018)。在这里,我们使用ML来理解耀斑前后AR磁场的演化。我们显式地训练卷积神经网络(CNN)将SDO/HMI视线磁图分类为产生至少一个M级或X级耀斑或非耀斑的AR。我们发现,耀斑AR保持在耀斑生产状态-标记召回>60%,峰值约80% -耀斑前后几天。我们使用遮挡图和统计分析表明,CNN关注AR的相反极性之间的区域,并且CNN输出主要取决于AR的总无符号视线通量。使用合成双极磁图,我们发现虚假的依赖关系的CNN输出上的磁图尺寸为一个给定的双极大小。我们的研究结果表明,重要的是使用CNN的设计,消除这样的文物在CNN应用程序处理磁图,一般来说,太阳图像数据。
2020-05-27 astro-ph.SR
Evolution of Currents of Opposite Signs in the Flare Productive Solar Active Region NOAA 10930
对从SOT/SP机载Hinode获得的活动区NOAA 10930的高空间分辨率矢量磁图的时间序列的分析表明,在出现的通量绳的两个足点中存在向上和向下电流的混合。磁通出现率在两个极性中几乎相同。我们观察到,随着磁通量的增加,每个极性的净电流最初增加约三天,然后减少。这种净电流的特征在于在每个极性中具有完全相反的符号,而其幅度在大多数时间几乎保持相同。在两个极性中净电流的减小是由于具有与净电流的符号相反的符号的电流的增加。在X级耀斑期间,与净电流同号的主导电流先增大后减小。非主导电流的演化似乎是耀斑爆发的必要条件。上述观测结果可以用两种不同无力态的叠加导致日冕中的洛伦兹力不为零来解释。这种洛伦兹力推动日冕等离子体,并可能促进耀斑所需的磁重联。此外,净电流的演变被发现遵循的极性反转线的磁剪切的演变。
2011-08-30 astro-ph.SR
Solar Flares Complex Networks
研究了太阳耀斑复杂网络的特征。耀斑的有限可预测性、非线性和自组织临界性使我们可以从复杂系统的角度来研究耀斑系统。利用2006年1月1日至2016年7月21日期间观测到的耀斑的发生时间和位置,设计了耀斑生长网络。太阳能表面被划分为具有相等面积的单元。包括耀斑的单元被认为是网络的节点。相关的链接相当于交感神经兴奋。提取的特征表明耀斑网络遵循复杂性的定量测量。度指数大于3的连通性分布的幂律性质表明耀斑形成了一个无标度和小世界网络。耀斑网络具有聚集系数大、特征路径长度小、直径变化缓慢等特点。我们证明了耀斑网络的度关联具有离散网络的特征。发生在网络中心的大能量耀斑(GOES分类中的M和X型)中约有11%覆盖了3%的太阳表面。
2017-09-06 astro-ph.SR physics.space-ph
Magnetic Flux Change and Cancellation Associated with X-class and M-class Flares
我们通过跟踪磁场特征,对与太阳耀斑有关的纵向场的永久变化进行了统计研究。将YAFTA特征跟踪算法应用于77个X级和M级耀斑的GONG++一分钟磁图,分析磁特征的演化和相互作用,并估计被抵消的磁通量。我们发现,显着更多的磁通量减少比增加发生在耀斑,符合模型的崩溃环结构的耀斑。总(无符号)和净(有符号)通量变化和GOES峰值X射线通量之间的相关性主要是由X级耀斑在肢体位置。在大多数情况下,通量的变化伴随着显著的抵消,其中大部分发生在耀斑期间。我们发现,在伴随耀斑的磁通抵消过程中,极性反转线附近的磁场强度和复杂性几乎同样重要。我们没有发现磁通量抵消事件和该地区的磁通量的逐步变化之间的相关性。
2013-02-15 astro-ph.SR
The development of lower-atmosphere turbulence early in a solar flare
利用界面区成像光谱仪在80,000 K的温度下观测等离子体,首次对太阳低层大气中太阳耀斑湍流的发生和演化进行了前所未有的1.7 s时间尺度的观测研究。在这个时间分辨率,非热谱线加宽,表明湍流速度波动,在此温度下的耀斑发作之前,是一致的净蓝移。展宽随耀斑变亮而减小,然后以~10 s的周期振荡。这些观测结果与耀斑爆发时太阳低层大气中的湍流相一致,当它消散时,该区域会被加热。这挑战了目前标准太阳耀斑模型中能量释放和传输的观点,表明湍流部分加热了低层大气。
2018-12-24 astro-ph.SR
No Evidence Supporting Flare Driven High-Frequency Global Oscillations
在全球低频(< 5.3 mHz)太阳声功率谱中产生激励的基本物理学是归因于太阳对流的众所周知的过程;然而,尚未找到关于是什么导致在高频范围(> 5.3 mHz)中的激励的明确解释。J. 678,73-76,2008)得出结论,在太阳耀斑和全球高频太阳声波之间存在相关性。我们使用了全球振荡网络组(GONG)日震数据,试图验证Karoff和Kjeldsen(2008)的结果,并比较了31次太阳耀斑的耀斑后声功率谱和耀斑前声功率谱。在分析的31个耀斑中,我们观察到太阳耀斑后声功率的减少和增加一样可能。此外,虽然我们确实观察到声功率的变化,最有可能与通常的p-模式与太阳对流,这些变化并没有显示出任何显着的时间关联耀斑。我们没有发现一贯支持耀斑驱动的高频波的证据。
2012-06-26 astro-ph.SR
Comparison of seismic signatures of flares obtained by SOHO/MDI and GONG instruments
对地震对太阳耀斑的反应的第一次观测是利用时间-距离和全息技术对从空间获得的不受地面大气扰动影响的SOHO/MDI多普勒图进行的。然而,地面网络GONG可能是一个非常有价值的日震观测来源,特别是在空间观测不可用的情况下。本文介绍了用于从属全息术的GONG观测数据预处理的新技术。使用这种方法和TD图,我们调查了与M和X级太阳耀斑观测到的几个日震,并与先前使用MDI数据报告的结果进行了比较。在GONG和MDI数据集中,我们还首次检测到与2001年9月9日耀斑相关的TD脊。我们的研究结果令人放心地显示,从GONG数据中可以提供有关与太阳耀斑相关的地震过程物理学的进一步信息。
2011-07-09 astro-ph.SR
Radiative losses in the chromosphere during a C-class flare
太阳耀斑向日冕释放出巨大的能量。该能量的很大一部分被传输到低层大气,导致色球层加热。在耀斑期间将能量输送到太阳低层大气的机制仍然没有完全了解。我们的目标是估计在色球层中的辐射损失的时间演化的C级耀斑的脚点,为了设置观测约束的电子束参数的RADYN耀斑模拟。我们估计的辐射损失从氢,和单电离钙和镁使用半经验模型大气。为了估计色球层中的综合辐射损失,在温度最低值和温度达到10 kK的高度之间对净冷却速率进行了积分。净冷却率的分层表明,钙红外三线是负责在燃烧的大气中的大部分辐射损失。在耀斑的峰值时间,从Ca II H & K和Mg II H & K线的贡献是强的和可比的钙IR三重态($\sim$ 32千瓦米$^{-2}$)。由于我们的耀斑是一个相对较弱的事件,色球没有被加热到11 kK以上,这反过来又产生了一个减弱的Lyα贡献($\sim$ 7 kW m $^{-2}$)。总辐射损失随时间的变化表现为急剧上升(0.4 kW ~ m $^{-2}$ s $^{-1}$)和相对缓慢的衰减(0.23 kW~m $^{-2}$ s $^{-1}$)。总辐射损失的最大值在耀斑峰值时间附近达到,并且对于位于足点处的单个像素可以高达175 kW m $^{-2}$。经过一个小参数的研究,我们发现最好的模型数据一致性的辐射损失的幅度和整体大气结构的RADYN耀斑模拟注入能量通量的$5\times10^{1…
2022-08-25 astro-ph.SR
On the seismic emission in sunspots associated with Lorentz force changes accompanying major solar flares
众所周知,太阳耀斑会在太阳中产生地震波。我们提出了一个详细的分析,伴随着M-和X-类太阳耀斑的太阳黑子的地震发射。为此目的,我们使用了高分辨率多普勒和视线磁图在45秒的节奏,随着矢量磁图在135秒的节奏从日震和磁成像仪(HMI)仪器搭载太阳动力学天文台(SDO)的空间任务。为了确定耀斑带和硬X射线足点的位置,我们还使用了从全球振荡网络组(GONG)仪器获得的H-α色球强度观测结果和从拉马迪高能太阳光谱成像仪(RHESSI)航天器获得的12-25千电子伏波段的硬X射线图像。快速傅立叶变换(FFT)技术被应用于构建的声速功率图在2.5-4兆赫波段的耀斑前,跨越耀斑,和耀斑后的时代的地震辐射的位置在太阳黑子的识别。在能量图中,我们只选择了那些远离耀斑带和硬X射线足点的位置。据信,这些区域在观测数据中没有任何与耀斑有关的人为现象。我们已经确定了声功率增强的太阳黑子伴随着主要耀斑的集中位置。我们的研究提供的证据表明,磁场的突然变化和相关的脉冲变化的洛伦兹力可能是这些地震发射在太阳黑子在太阳耀斑的驱动源。
2020-07-10 astro-ph.SR
Clusters of small eruptive flares produced by magnetic reconnection in the sun
我们报告了太阳耀斑的形成,产生的相互作用的磁环之间的斑片状磁重联。进行了一个三维磁流体动力学(MHD)数值实验,其中一个均匀的磁通量片被注入到一个充分发展的对流层。磁场逐渐进入太阳大气层,形成一个磁回路网络,这些磁回路相互作用,在它们的界面上动态地形成电流层。等离子体团的形成和喷射出电流层导致补丁重联和自发形成的几个小(大小?1- 2毫米)照明弹。我们发现,这些耀斑是短寿命(30 s - 3 min)爆发的能量范围为O(10^25 - 10^27)尔格,这基本上是纳米耀斑-微耀斑范围。它们的持续形成和合作行动和演变导致经常性的快速EUV/X射线射流和相当大的等离子体加热的活动日冕。
2014-05-25 astro-ph.SR
Finding flares in Kepler and TESS data with recurrent deep neural networks
恒星耀斑是磁活动的一个重要方面-无论是对于恒星演化还是环绕恒星的可居住性观点-但自动准确地找到它们仍然是天文学大数据时代研究人员的挑战。我们提出了一个实验,使用深度神经网络检测星载光度数据中的耀斑。使用一组人工数据和真实的光度数据,我们训练了一组神经网络,发现性能最好的架构是使用长短期记忆(LSTM)层的递归神经网络(RNN)。最好的训练网络检测耀斑{ $5σ$与$\gtrsim80$ \%召回率和精度},也能够区分典型的假信号(例如,最大的RR天琴座恒星)从真正的耀斑。在TESS光变曲线上对开普勒数据训练的网络进行测试表明,神经网络能够在具有以前从未见过的采样和特征的全新数据中进行推广和发现耀斑-具有类似的有效性。
2021-05-26 astro-ph.IM astro-ph.SR
Abrupt Longitudinal Magnetic Field Changes and Ultraviolet Emissions Accompanying Solar Flares
我们已经使用过渡区和日冕探测器(TRACE)1600年的图像和全球振荡网络组(GONG)的磁图比较紫外线(UV)的发射色球层纵向磁场的变化在光球在四个X级太阳耀斑。在每次耀斑的龚磁图中,磁场的突然、显著和持续变化发生在十多个像素上。这些磁场变化在所有情况下都滞后于GOES耀斑的开始时间,表明它们是耀斑的后果而不是原因。紫外线辐射在空间上与电场变化一致。紫外辐射往往滞后于耀斑的GOES开始时间,并导致除一个像素外所有像素的磁场变化。紫外线辐射导致光球场的变化平均为4分钟,最长的是9分钟,然而,紫外线辐射持续了几十分钟,在某些情况下超过一个小时,在场的变化完成后。观测结果与以下图片一致:来自日冕中场重联点的阿尔文波在脉冲相位开始附近的所有方向上向外传播场变化,包括向下穿过色球层并进入光球层,导致光球场变化,而色球层以耀斑内核的形式在紫外线中发射,在耀斑的各个阶段都有带状和连续的色球增亮。
2012-11-09 astro-ph.SR
Transient artifacts in a flare observed by the Helioseismic and Magnetic Imager on the Solar Dynamics Observatory
太阳动力学天文台(SDO)上的日震和磁成像仪(HMI)为白光耀斑的系统观测提供了一种新的工具,包括多普勒和磁信息以及连续谱。在我们对高脉冲γ射线耀斑SOL 2010 -06- 12 T00:57的初步分析中(Mart'ınez Oliveros等人,太阳物理,269,269,2011),我们报告了两个足迹源中强烈蓝移的签名。考虑到这可能是由于HMI仪器特有的混叠造成的伪影,我们对全球振荡网络组(GONG++)对同一耀斑的观测进行了比较分析,使用参数涂抹校正ALtasm(PASCAL)算法来校正大气涂抹变化造成的伪影。这一分析证实了HMI观测中明显蓝移的人为性质,相反,在足点发现了弱红移。我们描述了使用PASCAL与龚++意见作为SDO意见的补充,并讨论了使用HMI远离其设计条件所施加的约束。在适当的预防措施下,这些数据提供了关于耀斑和瞬变的丰富信息。
2013-07-18 astro-ph.SR
Real-time flare prediction based on distinctions between flaring and non-flaring active region spectra
随着机器学习进入太阳物理学社区的意识,太阳耀斑预测已成为一个越来越感兴趣的话题。尽管机器学习模型随着每一次连续的出版而进步,但输入数据在很大程度上仍然固定在磁性特征上。尽管模型复杂性增加,但结果似乎表明,单独的光球磁场数据可能并不是耀斑预测的完全足够的数据来源。我们首次将耀斑预报的研究扩展到光谱数据。在这项工作中,我们使用深度神经网络来监测IRIS观察到的强共振Mg II h\&k线的几个特征的变化。预测能力降序排列的特征是:在2798.77 $\textÅ$处的三重态发射、线芯强度、h\&k线芯之间的总连续发射、k/h比、线宽,随后是几个其他线特征,例如不对称性和线中心。即将爆发的区域产生的光谱可与非爆发的活动区域光谱区分开。我们的算法可以正确地识别耀斑开始前约35分钟的耀斑前光谱,AUC为86%,准确率,精度和召回率为80%。准确度和AUC随着我们在时间上接近爆发开始而分别单调增加到90 \%和97 \%。我们的研究表明,光谱数据本身可以导致良好的预测模型,并应被视为一个额外的信息来源旁边的光球磁图。
2020-02-02 astro-ph.SR
Analysis of sudden variations in photospheric magnetic fields during a large flare and their influences in the solar atmosphere
2013年4月11日,太阳活动区NOAA 11719产生了一个巨大的双带耀斑。利用太阳动力学天文台(SDO)日震磁象仪(HMI)在Fe I 6173埃谱线上获得的磁象图,研究了耀斑期间活动区光球磁场的突然变化。HMI的视线磁图的分析表明,突然和持续的磁场变化在不同的位置的活动区的耀斑爆发前和耀斑期间。HMI提供的矢量磁场观测结果也显示了这些位置的总磁场强度及其倾角的一致变化。利用从HMI获得的同步多普勒图,我们观察到扰动的光球多普勒信号的磁场在上述位置的突然变化。这些速度信号的功率谱分析表明,在耀斑期间,这些受影响的位置相比,耀斑前的条件下,增强的声功率。伴随着这些观测,我们还使用了全球振荡网络组(GONG)在谱线H-α 6562.8埃获得的近同步色球观测,以研究耀斑带的演化和活动区的强度振荡。在上述位置的耀斑期间,H-α强度振荡也显示出增强的振荡功率。这些结果表明,与磁场突变相关的瞬态洛伦兹力可以驱动局域光球和色球振荡,类似于耀斑引起的太阳大气振荡。
2016-10-26 astro-ph.SR
Sub-surface Plasma Flows and the Flare Productivity of Solar Active Regions
太阳耀斑、日冕物质抛射(CME)等高能事件导致的极端空间天气条件要求可靠的空间天气预报。磁通量管在上升通过对流区时被湍流等离子体流扭曲,从而激励系统并导致耀斑。本文研究了耀斑活动区次表层等离子体流与其表面磁通量和电流螺旋度之间的关系。使用全球振荡网络组(GONG)多普勒速度测量的活动区补丁的环形图分析得出的近地表水平速度被用来计算流体动力学的描述符,如垂直散度,涡度和动力螺旋度在这项工作中使用。耀斑活动区具有较大的垂直涡度和动力螺旋度。此外,水平流散度,涡度,通量,动力和电流螺旋度被观察到显着相关,并与彼此同相演变。我们观察到,耀斑前一天观测到的上述流动和磁性参数的积分值与活动区的积分耀斑强度显著相关。因此,我们表明,强涡度/动力学螺旋度导致更大的活动区扭曲,大概产生高强度耀斑。
2022-10-18 astro-ph.SR
Successive flux rope eruptions from $δ$-Sunspots region of NOAA 12673 and associated X-class eruptive flares on 2017 September 6
在本文中,我们对2017年9月6日发生在S形活动区NOAA 12673的两个X2.2和X9.3级X级太阳爆发耀斑进行了多波长分析,结合了太阳动力学观测站上的大气成像组件和日震磁成像仪仪器的观测。在报告的活动当天,活动区的光球结构显示出一个非常复杂的$δ$ -太阳黑子网络,导致在热极紫外通道中观察到的日冕S形。这两个X级耀斑都是在$\sim$ 3小时的间隔内从S形核心依次启动的,并作为一个单一的“S形-到-拱廊”事件进行。差分发射测量分析揭示了强烈的加热等离子体的核心活动区的权利,从预耀斑阶段,进一步加强和空间扩展,在每个事件。在耀斑爆发前阶段,通过对早期耀斑增亮和遥远的微弱带状结构位置的日冕磁场进行非无力场模拟,识别出一个预先存在的磁零点,为太阳爆发模型提供了支持。磁外推还揭示了磁绳结构之前,随后支持的观测热EUV通道的爆发的两个耀斑。第二次X级耀斑在两组耀斑带的演变中与标准耀斑情景偏离,这两组耀斑带在空间上分离良好,提供了两个日冕高度处的磁重联的确凿证据。
2018-10-31 astro-ph.SR
Evolution of Photospheric Magnetic Field and Electric Currents during the X1.6 Flare in Active Region NOAA 12192
本研究利用SDO/HMI高分辨率矢量磁图,分析NOAA 12192活动区2014年X1.6级耀斑的光球磁场与电流演化,揭示了磁通量浮现对消、电流峰值及极性净电流同号触发重联的耀斑驱动机制。
2025-03-22 astro-ph.SR
The Flare-energy Distributions Generated by Kink-unstable Ensembles of Zero-net-current Coronal Loops
有人提出,日冕的百万度温度是由于在整个太阳大气中发生的几乎无法检测到的能量释放的综合效应,即所谓的纳米耀斑。唉,这一假设所暗示的纳米耀斑密度和亮度意味着结论性的验证超出了目前的观测能力。然而,我们调查的nanoflare假说的可解释性,通过构建一个磁流体动力学(MHD)模型,可以得到一个nanoflare的能量从一个理想的扭结不稳定性的性质。一组能量释放不稳定性被捕获的线性扭结模式的不稳定性阈值。阈值上的每个点都与一个独特的能量释放有关,因此我们可以预测纳米耀斑能量的分布。当线性不稳定阈值被越过时,不稳定性进入非线性阶段,因为它是由电流片重联驱动的。随着随后的耀斑爆发和下降,场过渡到较低的能量状态,这是由弛豫理论模拟的,即,螺旋度是守恒的,并且电流与场的比率在环内变得不变。我们应用该模型,使所有的循环内的合奏实现不稳定,然后释放能量放松。其结果是一个纳米耀斑能量分布。此外,我们产生不同的分布,通过改变环路的纵横比,每个环路所采取的不稳定的路径的性质,也可能伴随着环路松弛的径向膨胀的水平。所得到的加热速率刚好足够日冕加热。此外,我们还表明,扭结不稳定性不能与一个临界磁扭曲值沿不稳定性阈值的每一个点。
2011-07-13 astro-ph.SR
A 22-Year Cycle of the Network Topology for Solar Active Regions
本文利用复杂网络分析太阳活动周21-24,发现耀斑度分布遵循幂律,且特征指数γ呈约22年周期,与Hale周期一致,表明网络拓扑可反映太阳磁活动。
2024-12-16 astro-ph.SR
Investigation of a confined C-class flare in an arch filament system close to a regular sunspot
本文研究了2013年9月24日22:56~UT发生在规则单极黑子附近的一个弧形暗条系统中的中等C1.1级局限耀斑。70厘米德国真空塔望远镜特内里费红外偏振仪的分光偏振观测与日震磁成像仪和大气成像装置的数据相结合,以确定触发耀斑的过程。这条拱形暗条的腿被固定在领先的太阳黑子和相反极性的网络通量区域。耀斑是由小规模的,通量抵消在弱中性线下的弓丝,导致两个小耀斑事件在一个小时内的C1.1耀斑。磁通量的抵消是由来自领先的太阳黑子的护城河流促进的,其中小规模的磁性碎片流向预先存在的磁通量的补丁。通量的抵消导致弓丝的不稳定,这被视为沿着弓丝的扭曲的增加。穿过弱中性线的水平场衰减较快,不能阻止暗条的上升,导致中性线上的双带耀斑。拱丝在上升时会展开,但会受到活跃区两极之间较高的叠加场的限制,而这些场的衰减要慢得多。
2019-10-14 astro-ph.SR
Predicting Solar Flares Using a Long Short-Term Memory Network
New Jersey Institute of Technology(新泽西理工学院)
我们提出了一个长短期记忆(LSTM)网络,用于预测活动区域(AR)是否会在未来24小时内产生伽马级耀斑。我们考虑三个gamma类,即>=M5.0类、>=M类和>=C类,并分别构建三个LSTM模型,每个模型对应一个gamma类。每个LSTM模型都用于预测其对应的伽马级耀斑。我们的方法的本质是在AR模型中的数据样本作为时间序列,并使用LSTM捕获的数据样本的时间信息。每个数据样本有40个特征,包括从空间气象HMI活动区补丁(SHARP)和相关数据产品获得的25个磁参数以及15个耀斑历史参数。我们调查了2010年5月至2018年5月发生的耀斑事件,使用美国国家环境信息中心(NCEI)提供的GOES X射线耀斑目录,并选择在NCEI耀斑目录中识别AR的耀斑。这些耀斑事件用于构建数据样本的标签(阳性与阴性)。实验结果表明:(i)仅使用14-22个最重要的特征,包括耀斑历史和磁参数,可以比同时使用所有40个特征获得更好的性能;(ii)我们的LSTM网络在预测数据样本的标签方面优于相关的机器学习方法。据我们所知,这是首次将LSTM用于太阳耀斑预测。
2019-05-17 astro-ph.SR cs.LG
Can a Nanoflare Model of EUV Irradiances Describe the Heating of the Solar Corona?
作为脉冲能量释放的基本单位,纳米耀斑可以产生大量的太阳背景辐射。外推的能量频率分布的观测到的微耀斑,它遵循幂律较低的能量可以给出一个估计的重要性,纳米耀斑加热日冕。如果幂律指数大于2,则纳耀斑的贡献占主导地位。我们的模型的时间序列的极紫外辐射亮度,随机耀斑与幂律指数的耀斑事件分布。该模型是基于三个关键参数,耀斑速率,耀斑持续时间和耀斑强度频率分布的幂律指数。我们使用这个模型来模拟在171毫米探测到的STEREO/EUVI和SDO/AIA观测到的发射线辐射。使用人工神经网络将观测到的光变曲线与模拟光变曲线相匹配,并确定活动区,安静太阳和日冕洞区域的参数值。纳米片的阻尼率与辐射损失冷却时间进行了比较。研究了背景辐射、数据节奏和网络灵敏度对模型关键参数的影响。大多数观察到的光变曲线具有大于临界值2的幂律指数$α$。在这些地点,纳米耀斑加热可能很重要。
2011-12-21 astro-ph.SR
Fine-grained Solar Flare Forecasting Based on the Hybrid Convolutional Neural Networks
提高太阳耀斑的预报性能是太阳物理研究领域的一个热点。近年来,深度学习被认为是执行太阳耀斑预测的一种有前途的方法。我们首先使用生成对抗网络(GAN)技术来增强样本数据,以平衡具有不同耀斑类别的样本。然后,我们提出了一个混合卷积神经网络(CNN)模型M预测耀斑爆发的太阳活动周期。在此基础上,进一步研究了上升相和下降相对耀斑预报的影响。两个CNN模型,即,Mrp和Mdp分别用于预测第24周太阳活动上升期和下降期的太阳耀斑爆发。一系列的测试结果证明:1)样本平衡对CNN模型的稳定性至关重要。GAN生成的增广数据有效地提高了预测模型的稳定性。2)利用太阳动力学观测站(SDO)的视线(LOS)磁图对C级、M级和X级耀斑进行预报,M的TSS平均值分别为0.646、0.653和0.762,比以往的研究提高了20.1%、22.3%和38.0%。3)在太阳活动周期的上升和下降阶段分别建立耀斑预报模型是有价值的。与M模型相比,Mrp模型对无耀斑、C级、M级和X级耀斑的TSS评分均值分别提高了5.9%、9.4%、17.9%和13.1%,Mdp模型对Mdp的TSS评分均值分别提高了1.5%、2.6%、11.5%和12.2%。
2021-09-28 astro-ph.IM astro-ph.SR
Ground-based Observations of the Solar Sources of Space Weather (Invited Review)
在空间天气研究和认识框架内,监测太阳及其活动是一项日益重要的任务。地球上的主要空间天气扰动源自太阳的高能爆发:太阳耀斑、日冕物质抛射和相关的太阳高能粒子。在这篇评论中,我们讨论了地面和空间为空间天气的研究基础上的观测的重要性和互补性。主要的重点是绘制在光谱的可见光范围内的地面观测,特别是在诊断流形H $α$谱线,这使我们能够检测和研究太阳耀斑,灯丝,灯丝爆发,和莫顿波。现有的H $α$网络,如GONG和全球高分辨率H $α$网络进行了讨论。作为太阳观测从空间天气研究到运行的一个例子,我们介绍了在欧空局空间态势感知方案框架内在Kanzelhöhe天文台(奥地利KSO)建立的H $α$耀斑和灯丝实时探测系统。在2013年7月至2015年11月的评估期间,KSO在SWE门户网站上提供了3020小时的实时H $α$观测。实时探测系统共探测到824次H $α$耀斑,包括174次H $α$重要性等级为1或更高的事件。对于事件的总样本,95%的自动确定的耀斑峰值时间位于官方光学耀斑报告(由NOAA和KSO)中给出的值的$\pm$ 5分钟之内,76%的开始时间。测定的日面位置优于$\pm$ 5 $^\circ$。对重要性大于等于1的耀斑的探测概率为95%,虚警率为16%。这些数字证实了地面观测站自动耀斑探测和警报的巨大潜力。
2016-02-08 astro-ph.SR
Evidence of Solar Flare Triggering due to Loop-Loop Interaction Caused by Footpoint Shear-Motion
我们分析了2006年4月27日发生的M7.9/1 N级太阳耀斑的多波长数据,该数据来自AR NOAA 10875。GOES软X射线图像提供了两个相互作用的环及其重新连接的最有可能的特征,这触发了太阳耀斑。TRACE 195 A图像还揭示了环与环之间的相互作用,以及在相互作用的环系统之间的重联点处以会聚运动(约30公里/秒)形成的“X”点。这提供了证据的渐进重联和耀斑最大化的相互作用网站在活动区。在这段时间内没有III型射电爆发表明在耀斑能量释放过程中没有磁场线的开放,这意味着在环-环相互作用和重联过程中只有磁力线连接/方向的变化。Ondrejov动态射电频谱显示,耀斑爆发期间有一个强的分米波(DCIM)爆发(2.5--4.5GHz,持续时间~3 min),揭示了环-环相互作用期间重联点的粒子加速特征。在4.9和8.8 GHz的双峰结构提供了最有可能的确认签名的环-环相互作用的耀斑网站在活动区。RHESSI硬X射线图像还显示了相应的两个环系统的环顶和足点源以及它们在耀斑最大值期间的合并,它们的作用就像载流通量管,具有合成的相反磁场和净吸引力。我们还认为,剪切运动/旋转的足迹较小的环,这是锚定在相反的极性点,可能是负责耀斑能量积累,然后释放由于环-环相互作用。
2010-10-06 astro-ph.SR
Quasi-periodic wiggles of microwave zebra structures in a solar flare
利用中国怀柔太阳宽带射电频谱仪(SBRS/Huairou)在2006年12月13日的一次X级太阳耀斑中观测到了2.6-3.8 GHz的微波斑马结构的准周期摆动,其周期范围约为0.5 - 1.5 s。周期图和相关分析表明,在不同的频率下,这些摆动具有2 ~ 3个显著的周期性,且条间几乎同相。根据斑马纹结构估计的阿尔芬速度约为700 Km/s。我们得到的波导等离子体结构的空间尺寸约为1微米,检测周期约为1秒。这表明ZP摆动可能与耀斑活动区的快速磁声振荡有关。不同条纹的摆动之间缺乏显着的相移表明,ZP摆动是由一个站立的香肠振荡。
2013-09-23 astro-ph.SR
Explainable AI for Solar Flare Prediction: Quantitative Magnetic Field Analysis of Model-Focused Regions
School of Astronomy and Space Science, Nanjing University(南京大学天文与空间科学学院);Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics, Ministry of Education(教育部现代天文与天体物理重点实验室);Institute of Science and Technology for Deep Space Exploration, Suzhou Campus, Nanjing University(南京大学苏州校区深空探测科学与技术研究院)
针对太阳耀斑预测模型缺乏物理可解释性的问题,提出定量XAI框架,通过Grad-CAM识别MFRs并分析其磁参数,揭示MFRs与耀斑发生的强关联,提高了深度学习耀斑预测模型的物理可解释性。
2026-07-20 astro-ph.SR
Probing Twisted Magnetic Field Using Microwave Observations in an M Class Solar Flare on 11 February, 2014
这项工作证明了利用微波极化观测进行磁场拓扑调查的可能性。我们研究了2014年2月11日发生的GOES M1.7级太阳耀斑。这个耀斑揭示了无线电发射偏振符号的空间反转的明显特征。我们发现,所观察到的偏振模式可以解释从扭曲的磁结构的非热回旋同步辐射。利用Ramaty高能太阳光谱成像仪、野边山射电天文台、射电太阳望远镜网络和太阳动力学天文台的观测资料,确定了耀斑能量释放的非热电子和热等离子体参数,并确定了耀斑能量释放的磁结构。为了重建日冕磁场,我们使用非线性无力场(NLFFF)和潜在的磁场的方法。用GX Simulator程序,利用外推的磁场和从观测中推断的非热电子和热等离子体参数,模拟了非热电子的射电辐射,并将模型的射电图和射电谱与观测结果进行了比较。我们已经发现,潜在的磁场的方法无法解释所观察到的圆极化图案,另一方面,斯托克斯$V$地图是成功地解释通过假设非热电子分布沿扭曲的磁性结构所确定的NLFFF外推法。因此,我们表明,无线电极化图可以用于诊断的拓扑结构的耀斑磁结构的非热电子注入。
2018-01-13 astro-ph.SR
Abrupt longitudinal magnetic field changes in flaring active regions
本文用Gong的1分钟磁象图描述了38次X级和39次M级耀斑期间位于盘心$65^{\circ}$内的光球纵向磁场的变化。在所有77例中,我们确定至少有一个网站在耀斑活动区,明确的,永久的,逐步的字段发生变化。场变化的中位持续时间约为15分钟,X级和M级耀斑的场变化的中位持续时间大致相等。在两个例外情况下,场变化的绝对值范围从$\sim\!\!10$ ~G的检测限到高达$\sim\!\!450$ ~G。中位值为69~G。X级耀斑的磁场变化明显强于M级耀斑,肢体耀斑的磁场变化明显强于盘心耀斑。纵向磁场变化小于100~G时,无论是靠近盘中心还是靠近肢体,纵向磁场强度都有降低的趋势,而磁场变化大于100~G时,纵向磁场强度没有降低的趋势。同样地,在耀斑期间,纵向通量强度趋于减小。通量的变化,特别是净通量的变化,磁盘中心附近,相关性比当地的磁场变化与GOES峰值X射线通量。最强的纵向场和通量的变化发生在耀斑观察接近的肢体。我们估计了与每次耀斑相关的洛伦兹力的变化,并发现在某些情况下这足够大,可以为地震波提供动力。我们发现,纵向场的减少可能会超过增加在所有部分的太阳盘中心的$65^{\circ}$,在我们的观察,如果光球场倾斜增加耀斑期间预测的哈德森等人。
2010-09-23 astro-ph.SR
Inferring the magnetic field asymmetry of solar flares from the degree of polarisation at millimetre wavelengths
利用毫米波太阳耀斑的偏振测量研究了耀斑发射源的磁场结构。我们分析了两个太阳耀斑(SOL 2013 -02-17和SOL 2013 -11-05)观测到的偏振发射毫米波活动在太阳(POEMAS)在45和90 GHz,微波从1 - 15 GHz的射电太阳望远镜网络(RSENS),并在高频率(212 GHz)的太阳亚毫米望远镜(SST)。此外,来自这些耀斑的硬X射线同时被Rheeven Ramaty高能太阳光谱成像仪(RHESSI)探测到。的通量和偏振无线电频谱拟合使用的模型,模拟回旋同步辐射在空间变化的三维磁场环结构。对于{建模},磁环几何形状是固定的,场强是磁场的唯一自由参数。此外,该模型假定电子分布均匀,以高能电子数密度和电子谱指数为自由参数。拟合模型再现合理以及观察到的偏振度和无线电通量谱产生的物理参数的环和耀斑源的每个事件。我们的研究结果表明,在太阳耀斑的高程度的偏振可以解释两个源位于高度不对称的磁回路的{footpoints},而低的偏振度产生的对称磁回路的脚点源。
2020-05-04 astro-ph.SR
Non-Gaussian Velocity Distributions in Solar Flares from Extreme Ultraviolet Lines: A Possible Diagnostic of Ion Acceleration
在太阳耀斑中,释放的大部分磁能迅速转化为非热粒子和大块等离子体运动的动能。这将可能导致非平衡粒子分布和湍流等离子体条件。我们通过分析由日出号上的EUV成像光谱仪(EIS)观测到的一次大耀斑(SOL 2014 -03- 29 T17:44)的高温极紫外发射线的轮廓来研究这一点。我们发现,在许多位置的线轮廓是非高斯的,一致的卡帕分布的发射离子的属性,在空间和时间上的变化。在耀斑的脚点,接近非热电子发射硬X射线的位置,Fe XVI 262.976埃线在3 MK的卡帕指数取3-5的值。在日冕中,接近低能HXR源,Fe XXIII 263.760埃线在15 MK显示kappa值通常为4-7。观察到的kappa参数的趋势表明,我们最有可能检测到的离子群体的属性,而不是任何仪器的影响。我们计算出,如果在< 0.1 s的时间尺度上局部加速,则可能存在非热离子群。然而,观察到的净红移线也意味着存在等离子体的下行流,这可能会导致大量的湍流,在较冷的地区增加非高斯性。这两种解释对太阳耀斑粒子加速理论都有重要意义。
2017-01-09 astro-ph.SR
Filament Eruption in NOAA 11093 Leading to a Two-Ribbon M1 Class Flare and CME
利用SDO、STEREO、RHESSI和GONG H $α$网络望远镜获得的数据,对2010年8月7日发生在活动区(AR)NOAA 11093的一次喷发事件进行了多波长分析。根据这些观测结果,我们推断,位于极性反转线(PIL)上的反S形暗条的向上缓慢上升运动导致了双带耀斑之后的CME。上覆磁力线穿过灯丝与旁瓣磁力线的相互作用,相关的EUV增亮,以及灯丝周围的通量出现/取消是导致其不稳定和爆发的过程的观测特征。此外,暗条/磁绳的上升运动轮廓与耀斑特征,即,重连率和HXR发射曲线。通量绳在耀斑的峰值阶段加速到最大速度作为CME,然后减速到平均速度为590 km $^{-1}$。我们认为,所观察到的出现/取消附近的灯丝的磁通量导致它上升,导致在系绳切割和重新连接发生在灯丝下,在协议与系绳切割模型。相应的增加/减少,发现在后高峰阶段的爆发的光球通量的正/负提供了明确的证据,重新连接的系绳切割的结果。
2011-10-24 astro-ph.SR
Acceleration of Relativistic Protons during the 20 January 2005 Flare and CME
在大耀斑/CME事件期间的相对论太阳质子的起源还没有唯一的确定到目前为止,我们进行了详细的比较分析的时间剖面的相对论质子的全球网络的中子监测器在地球上的电磁签名的粒子加速在太阳日冕中的大粒子事件的2005年1月20日。从中子监测器数据导出的相对论质子的强度-时间曲线表明两个连续的峰。我们发现,微波,硬X射线和伽马射线的排放显示几个情节的粒子加速脉冲耀斑阶段内。在地球上探测到的第一批相对论质子与相对论电子以及在第二集期间产生π衰变伽马射线的质子一起加速。地球上相对论质子分布图的第二个峰值伴随着光球层上方大约1个太阳半径范围内日冕中粒子加速的新特征,这些特征由低强度的硬X射线和微波发射以及电子束和日冕冲击波的重新无线电发射所揭示。我们讨论的意见,在不同的情况下,粒子加速的日冕。
2009-05-12 astro-ph.SR
Solar flare forecasting from magnetic feature properties generated by Solar Monitor Active Region Tracker
我们研究了由太阳监测活动区跟踪器(SMART)生成的用于太阳耀斑预测的磁特征属性(MF)的预测能力,该预测能力来自两个数据集:Ahmed et al.(2011)先前研究的1996年至2010年SMART探测的完整数据集和仅包括NOAA活动区(AR)探测的数据集子集。主要贡献:我们使用边缘相关性作为过滤器特征选择方法来识别最有用的SMART MF属性,用于将燃烧与非燃烧检测分离,并使用逻辑回归来导出分类规则以预测未来的观测。为了进行比较,我们采用了随机森林,支持向量机和一组深度神经网络模型,以及Lasso进行特征选择。使用三个功能的线性模型,我们获得了显着更好的结果(TSS=0.84),艾哈迈德等人报道。(2011)的SMART检测的完整数据集。同样的模型产生了竞争力的结果(TSS=0.67)的SMART检测数据集,NOAA AR,可以比较更广泛的一部分耀斑预测文献。我们表明,更复杂的模型是不需要这些数据。
2018-12-06 astro-ph.SR
Doppler speeds of the hydrogen Lyman lines in solar flares from EVE
氢莱曼线提供了重要的诊断信息的色球层的动力学,但一直很少有系统的研究,其在耀斑期间的变化。我们调查多普勒频移在这些线在几个耀斑,并使用这些来计算等离子体的速度。我们使用的光谱数据从多极紫外光栅摄谱仪B(MEGS-B)探测器的极端紫外光变率实验(EVE)仪器上的太阳动力学天文台。MEGS-B在37-105 nm范围内以0.1 nm的分辨率获得太阳的全圆盘光谱,我们使用三种独立的方法进行分析。第一种方法对谱线进行高斯拟合,并将安静太阳的质心与耀斑的质心进行比较,以获得多普勒频移。第二种方法使用互相关来检测安静的太阳和耀斑线轮廓之间的波长偏移。最后一种方法计算谱线轮廓的“质心”,并比较安静太阳和耀斑的质心以获得偏移。在对6个耀斑的研究中,我们发现了莱曼线中上升流和下降流的强烈特征,在太阳作为恒星的数据中测量的速度约为10 km/s,在耀斑过量信号中的速度约为30 km/s。所有在莱曼线中显示上升流的事件都与成像数据中的某种喷发或日冕流有关,这可能是净蓝移的原因。在莱曼线中显示出下降流的事件可能与环收缩或微弱的下降流有关,但很可能色球凝结流也有贡献。
2016-10-13 astro-ph.SR
Operational solar flare forecasting via video-based deep learning
INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino(意大利国家天体物理研究所-都灵天体物理天文台)
业务耀斑预报旨在提供可用于决策的预测,通常是在日常规模上,关于耀斑发生的空间天气影响。这项研究表明,当生成用于网络优化的训练和验证集时,基于视频的深度学习可以用于操作目的,同时考虑太阳周期的周期性。具体而言,本文描述了一种算法,可以应用于建立一套活跃的地区,根据耀斑类率相关联的一个特定的周期阶段是平衡的。这些集合用于训练和验证由卷积神经网络和长短记忆网络的组合组成的长期递归卷积网络。在2015年3月和2017年9月分别包含太阳风暴的两个预测窗口的情况下,评估了这种方法的可靠性。
2022-09-12 astro-ph.SR cs.AI
Detecting quasi-periodic pulsations in solar and stellar flares with a neural network
本文提出基于FCN的自动化方法,利用9万条合成光变曲线训练,以检测太阳和恒星耀斑中的指数衰减谐波QPP,并在Kepler真实数据中验证有效。
2024-08-09 astro-ph.IM astro-ph.SR
Local re-acceleration and a modified thick target model of solar flare electrons
太阳硬X射线爆发的碰撞厚靶模型(CTTM)已成为耀斑脉冲相能量输运和辐射的几乎“标准模型”。然而,根据最近的数据,它面临着各种问题,特别是它涉及的高电子束密度和各向异性。{We考虑在注入之后,如何通过在整个HXR源本身中局部再加速快电子来增加每个电子的光子产率,并因此降低快电子束强度要求。{We参数化地示出,如果由于例如波或局部电流片电场(${\cal E}$)引起的净再加速率是碰撞损失率、电子寿命的显著部分,则每电子的净辐射HXR输出可以显著增加超过CTTM值。在这种局部再加速厚靶模型(LRTTM)的快速电子数的要求和各向异性,从而减少。一个具体的可能的情况下,涉及这样的再加速进行了讨论,即,在一个随机应力磁回路的电流片级联(CSC)。结合MHD和测试粒子模拟表明,CSC中的局部${\cal E}$场可以有效地加速日冕中的电子,并在注入色球层后重新加速它们。在这种HXR源情景中,脉冲足点发射的快速同步和可变性仍然可以发生,因为初级电子加速是在高阿尔文速度日冕中,在色球CSC中快速再加速。这也与HXR特征中的能量依赖飞行时间延迟一致。
2009-10-13 astro-ph.SR
Extreme Solar Flare Prediction Using Residual Networks with HMI Magnetograms and Intensitygrams
本文提出利用HMI磁图和强度图的残差网络预测极端日冕暴,通过提取太阳黑子和磁场斑块,提升空间天气预报的准确性。
2026-01-08 astro-ph.SR cs.AI cs.LG
Predicting Associations between Solar Flares and Coronal Mass Ejections Using SDO/HMI Magnetograms and a Hybrid Neural Network
Institute for Space Weather Sciences, New Jersey Institute of Technology(新泽西理工学院空间天气科学研究所);Department of Computer Science, New Jersey Institute of Technology(新泽西理工学院计算机科学系);Big Bear Solar Observatory, New Jersey Institute of Technology(新泽西理工学院大熊太阳天文台);Center for Solar-Terrestrial Research, New Jersey Institute of Technology(新泽西理工学院日地研究中心);Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory(约翰霍普金斯大学应用物理实验室);Research Center for Astronomy and Applied Mathematics, Academy of Athens(雅典学院天文学与应用数学研究中心);Department of Astrophysical Sciences, Princeton University(普林斯顿大学天体物理科学系)
本文提出一种混合神经网络方法,结合视觉Transformer和LSTM,利用SDO/HMI磁图时间序列预测日闪与日冕物质抛射关联性,验证了方法有效性并发现磁通量抵消可能触发相关日冕物质抛射。
2026-04-11 astro-ph.SR cs.LG
Triggering an eruptive flare by emerging flux in a solar active-region complex
2012年7月1日,在太阳活动区NOAA 11514和11515之间发生了一次耀斑和快速日冕物质抛射,这是对尾随区11515的领先黑子前方出现的通量的响应。通过分析光球磁通量和日冕结构的演化,我们发现光球磁通量的出现是通过与上覆磁通量的非标准相互作用触发爆发的。新的通量既没有相反的方向,也没有一个位置附近的极性反转线,这是有利的强烈重联下出现的拱廊通量。此外,其助焊剂含量仍然显著小于拱廊的助焊剂含量(约40%)。然而,一个植根于尾随的活动区的环路系统部分地在活动区之间的拱廊下运行,经过通量出现的地点。与新兴通量的重新连接,导致一系列喷流排放到环路系统中,导致环路系统强烈但有限的上升。这就抬高了两个活跃区域之间的拱廊,削弱了它向下的张力,从而使拱廊下被大幅剪切的通量不稳定。复杂的事件也与支持前体活动在一个增强的网络附近的活动区,作用于大规模的覆盖通量,并与两个同时封闭的耀斑活动区。
2015-06-26 astro-ph.SR
Operational Solar Flare Forecasting System Using an Explainable Large Language Model
State Key Laboratory of Solar Activity and Space Weather, National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气全国重点实验室);Jiangsu University of Science and Technology(江苏科技大学);University of Malaya(马来亚大学)
本文提出基于可解释大型语言模型的操作性太阳耀斑预报系统,通过SHAP分析揭示关键物理特征,实现优于现有系统的预测性能。
2026-01-30 astro-ph.SR
Confinedness of an X3.1 class solar flare occurred in NOAA 12192: Analysis from multi-instruments observations
本文利用多仪器观测研究NOAA 12192中X3.1级耀斑的受限性,发现磁通量对消驱动的束缚切割重联导致暗条合并、质量卸载和上升,但最终被强外部极向场约束抑制而未爆发。
2023-04-24 astro-ph.SR
Towards Interpretable Solar Flare Prediction with Attention-based Deep Neural Networks
Georgia State University(佐治亚州立大学)
本研究开发基于注意力机制的深度学习模型执行全盘二元耀斑预测,通过注意力图可视化提升可解释性,模型达到TSS=0.54和HSS=0.37,并能有效预测边缘耀斑。
2023-09-08 astro-ph.SR cs.LG
Numerical Investigation of Efficient Electron Acceleration at an Unsteady Solar Flare Loop-Top
The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI(高级研究大学校);National Astronomical Observatory of Japan(日本国立天文台);Niigata University(新潟大学);Musashino Art University(武藏野美术大学)
利用磁流体动力学(MHD)场和引导中心测试粒子计算,研究时变环顶动力学如何调节太阳耀斑中电子的绝热能量。结果表明时变环顶结构提高加速效率,揭示电子加速受多种因素影响。
2026-07-02 astro-ph.SR
Predicting Solar Energetic Particles Using SDO/HMI Vector Magnetic Data Products and a Bidirectional LSTM Network
New Jersey Institute of Technology(新泽西理工学院);Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室);Big Bear Solar Observatory(大熊湖太阳天文台)
太阳高能粒子(SEP)是空间辐射的重要来源,其对空间中的人、航天器和一般技术是危险的。在本文中,我们提出了一种深度学习方法,特别是双向长短期记忆(biLSTM)网络,来预测活动区域(AR)是否会产生SEP事件,前提是(i)AR将产生M级或X级耀斑以及与耀斑相关的日冕物质抛射(CME),或(ii)无论耀斑是否与日冕物质抛射有关,AR都会产生M级或X级耀斑。本研究中使用的数据样本收集自美国国家环境信息中心提供的地球同步环境业务卫星的X射线耀斑目录。我们选取了2010 - 2021年M级和X级耀斑,并在空间天气数据库中找到了耀斑、日冕物质抛射和太阳能脉冲的关联关系。每个数据样本都包含从太阳动力学观测站上的日震和磁成像仪收集的物理参数。基于不同性能指标的实验结果表明,对于本文研究的两个SEP预测任务,所提出的biLSTM网络优于相关的机器学习算法。我们还讨论了我们的方法的概率预测和校准经验评估的扩展。
2022-03-27 astro-ph.SR cs.LG
Solar Flare Prediction Using a Hybrid Convolutional Neural Network and Transformer Model
University of California, Santa Barbara(加州大学圣塔芭芭拉分校);W. W. Hansen Experimental Physics Laboratory, Stanford University(斯坦福大学W.W.汉森实验物理实验室)
本研究提出ResNet-Transformer混合模型,结合CNN与Transformer处理太阳图像时空数据,预测24至72小时窗口内耀斑级别与概率,性能优于传统方法。
2026-09-11 astro-ph.IM astro-ph.SR
Magnetic Helicity and Free Magnetic Energy as Tools to Probe Eruptions in two Differently Evolving Solar Active Regions
利用HMI/SDO的矢量磁图和基于磁连通性的方法,我们计算了两个太阳活动区(AR),AR 11890和AR 11618,都具有复杂的光球磁场配置几天的瞬时相对磁螺旋度和自由磁能预算。AR产生了几个主要的爆发耀斑,而它们的光球磁场在AR 11890中主要表现出通量衰减,在AR 11618中主要表现出通量出现。在它们的大部分演化过程中,两个AR都有大量的自由磁能和正负螺旋度预算。事实上,它们的螺旋度的符号分量之间的不平衡与安静太阳中的一样低,它们的净螺旋度最终在最后一次大耀斑后14-19小时改变了符号。尽管有这样的不一致性,爆发发生在净螺旋度峰值的时间,这是同时间的自由磁能的峰值。在标准化的自由磁能中,与爆发耀斑相关的损失在10- 60%的范围内。对于螺旋度,变化范围从25%到去除占主导地位的符号的整个多余螺旋度,导致净螺旋度大致为零,但两种螺旋度意义上的预算显著相等和相反。缓慢变化的背景成分的自由能和螺旋度时间序列的去除显示,所有的火山爆发相关的峰值的数量超过2 $σ$水平的去趋势时间序列。当这些量中只有一个或没有一个超过其2 $σ$水平时,没有喷发。我们的研究结果表明,不同的发展AR可能会产生重大的爆发耀斑,即使当除了积累显着的自由磁能预算,他们积累了大量的负和正螺旋度没有一个强大的优势,一个手超过其他。
2023-01-20 astro-ph.SR
On the energy release in solar flares
高分辨率观测表明,太阳大气中全球平衡磁场位形的精细结构与传统的“势+无力”场假设有本质的不同。精细场元的相互作用的大尺度结构被许多在传统场图中被忽略的非无力元(切向不连续性)分开。将这些元素纳入模型意味着一个动态的,而不是静态字符的平衡场配置。一个过渡到耀斑系统可以触发的膨胀模式的笛不稳定性的双折射或/和日冕凝聚。撕裂模和MHD不稳定性以及湍流片过热的影响阻止了场的静态重联,因为它是在传统的情况下采用的。我们推测周围的假设,即在活性区域中的能量释放是由相同的情况下,动态电流渗透通过随机网络的电阻器,其中的突变电阻是由本地电流控制。
2012-04-30 astro-ph.SR
Magnetic Field Evolution of the Solar Active Region 13664
本研究针对引发2024年强地磁暴的太阳活动区13664,采用基于物理信息神经网络的NF2代码开展三维磁场外推,揭示其磁场演化与耀斑的关联,并公开相关数据集。
2024-09-12 astro-ph.SR