Solar-cycle Variability of Composite Geometry in the Solar Wind Turbulence
本研究利用Wind航天器跨越两个多太阳周的观测数据，通过两种检验方法发现太阳风湍流以二维成分为主，且平板湍流占比随太阳活动增强而升高，为理解太阳风湍流的太阳周变化提供了新依据。
2025-05-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Interpreting Magnetic Variance Anisotropy Measurements in the Solar Wind
太阳风的磁方差各向异性（$\mathcal{A}_m$）已被广泛用作识别太阳风湍流波动性质的方法，然而，文献中尚未出现对$\mathcal{A}_m$的含义和解释的深入讨论。本文探讨了使用$\mathcal{A}_m$作为约束太阳风波动模式组成的方法的影响和局限性，并提出了一个更翔实的方法来解释航天器数据。本文还比较了$\mathcal{A}_m$从线性理论到非线性湍流模拟和太阳风测量的预测。在这两种情况下，线性理论比较好，并建议太阳风的间隔研究是占主导地位的Alfvénic在惯性和耗散范围尺度$k ρ_i \simeq 5$。
2012-05-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The Radial Evolution of the Solar Wind as Organized by Electron Distribution Parameters
利用帕克太阳探测器（PSP）的观测资料，研究了内日球层太阳风的径向演化。我们分析了电子速度分布函数观测到的太阳风电子，阿尔法，质子套件，估计日冕电子温度和当地电势在太阳风。由后者的值和当地的流速，我们计算出渐近太阳风的速度。我们分组的PSP观测的渐近速度，并在每组内的风速，电子温度和电势的径向演变的特征。与以前的工作一致，我们发现电子温度（本地和日冕）和电势与风速是反相关的。这意味着，电子热压力和相关的电场可以提供更多的净加速度在慢风比在快风。然后，我们利用推断的日冕温度和外推的电+引力势表明，电场驱动的外逸层模型和等效的热驱动的流体动力学模型可以解释整个观测到的速度最慢的太阳风流。另一方面，这两类模型都不能解释观测到的更快的太阳风流的速度，因此需要额外的加速机制。
2022-07-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Ion Heating in Inhomogeneous Expanding Solar Wind Plasma: The Role of Parallel and Oblique Ion-Cyclotron Waves
日冕洞的遥感观测表明，重离子比质子热，并且它们的温度是各向异性的。对快速太阳风流的现场观测为湍流阿尔文波谱、左旋极化离子回旋波和He $^{++}$ -太阳风等离子体中的质子漂移-提供了直接证据，这种漂移可通过离子的共振吸收和垂直加热产生温度各向异性。此外，预计太阳风在接近太阳的尺度上是不均匀的。用2.5维混合程序研究了非均匀等离子体中太阳风离子的加热。我们包括膨胀的太阳风在一个不均匀的等离子体背景下，结合的影响的湍流波谱Alfvénic波动和初始离子质子漂移。我们研究了这些效应对垂直离子加热和冷却的影响，以及对非均匀背景风中磁涨落谱的影响。我们发现，在等离子体中的不均匀性导致增强加热相比，均匀的太阳风，并在太阳风等离子体的斜波的显着功率的产生。膨胀引起的冷却效应对于超阿尔夫文漂移并不显著，并且当我们包括不均匀的背景密度时进一步减弱。我们重现离子温度各向异性观察和以前的模型，这是目前无论垂直冷却由于太阳风膨胀。我们的结论是小尺度的不均匀性，在内部日光层可以显着影响共振波离子加热。
2014-09-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Characterization of the Turbulent Magnetic Integral Length in the Solar Wind: From 0.3 to 5 Astronomical Units
太阳风是一个结构化的复杂系统，其场在大范围的时空尺度上变化剧烈。例如，风中的湍流活动会影响积分湍流尺度或相关长度[λ]在日光层中的演变，通常与将惯性范围与注入范围分开的惯性能谱中的断点有关。磁场的这种巨大变化要求对太阳风进行统计描述。在这项工作中，我们研究的概率分布函数（PDF）的磁自相关长度观测到的太阳风在不同的距离，从太阳。我们使用来自Helios，ACE和ESTA航天器的观测结果。我们区分了通常的太阳风和它的一个瞬态分量（行星际日冕物质抛射，ICMEs），并研究了具有低和高质子β [β p ]的太阳风样本。我们发现，在最后3个制度的PDF的λ是一个对数正态函数，符合乘法和非线性过程中发生的太阳风，初始λ（Alfvénic点之前）是较大的ICME。
2014-04-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The evolution of the solar wind
太阳风是如何进化到今天的样子的？在这篇综述中，我将讨论太阳风的长期演化，包括观测到的与太阳风密切相关的性质的演化：旋转、磁性和活动。鉴于我们无法获得40亿年前太阳风的数据，这篇综述依赖于恒星数据，试图更好地将太阳和太阳风置于恒星背景下。我概述了一些聪明的检测方法的风的类太阳恒星，并从这些观测到的太阳风质量损失率的演变序列。然后，我将这些观测性质（包括旋转，磁性和活动）与恒星风模型联系起来。最后，我通过讨论太阳风的演化对地球和太阳系其他行星的影响来结束这篇评论。我认为，研究系外行星系统可以为我们理解太阳风的演变开辟新的途径。
2021-03-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Comparing the Performance of a Solar Wind model from the Sun to 1 AU using Real and Synthetic Magnetograms
太阳风模型的输入在1天文单位的准确太阳风预测中起着重要的作用。这项工作介绍了一个合成的磁图产生的发电机模型作为磁流体动力学（MHD）模拟的输入。我们进行了定量研究，比较观测和合成的太阳磁图输入的空间天气建模框架（SWMF）的结果。对于每一种情况下，我们比较了极紫外（EUV）图像的结果，并提取模拟数据沿地球轨道进行比较，与现场观测。我们初始化SWMF使用真实的和合成的磁图的一组卡林顿旋转（CR）的太阳周期23日和24日。我们的研究结果有助于量化发电机模型的能力被用作输入到太阳风模型，从而提供预测的太阳风在1 AU。
2022-08-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Conditions for proton temperature anisotropy to drive instabilities in the solar wind
利用高分辨率的太阳轨道器数据，我们研究了质子温度各向异性驱动的镜像模式和倾斜消防水龙带不稳定性发生在太阳风的等离子体条件。我们发现，不稳定的等离子体表现出依赖于磁场的方向和体积太阳风的速度，不能单独用双绝热膨胀的太阳风之间的角度。角度依赖性表明，垂直加热Alfvénic风可能是负责。我们量化的两个不稳定性的发生率作为不稳定的间隔的长度的函数，因为它们是对流的航天器。这种分析表明，镜像模式和倾斜的消防水龙带不稳定性需要一个空间间隔的长度大于2至3个不稳定的波长，以放松等离子体到一个边缘稳定的状态，从而更接近热力学平衡的太阳风。我们的分析表明，这些不稳定性有效地发挥作用的条件在比太阳风湍流的相关长度短得多的尺度上局部变化。
2022-10-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Solar Wind Helium Abundance Heralds Solar Cycle Onset
研究了太阳风氦氢丰度（$A_\mathrm{He}$）与太阳活动周开始的关系。使用OMNI/Lo数据，我们表明，$A_\mathrm{He}$增加之前，太阳黑子数（SSN）的最小值。我们还确定了一个快速消耗和恢复$A_\mathrm{He}$，直接发生在周期开始之前。这种$A_\mathrm{He}$关闭发生在几乎相同的时间跨越太阳风速度（$v_\mathrm{sw}$），这意味着它是由一种机制形成的，不同于驱动$A_\mathrm{He}$的太阳周期尺度变化和相对于SSN的$v_\mathrm{sw}$依赖的相位偏移的机制。连续的$A_\mathrm{He}$关闭之间的时间通常在相应的太阳周期长度的数量级上。使用BP测量提供的背景下，我们推断，这种关闭可能与相邻的太阳周期的重叠和赤道通量取消的老，延长太阳周期在太阳极小期。
2021-03-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
First Observation of a Polar Coronal Hole-like Fast Solar Wind Stream in the Sub-Alfvénic Solar Corona: an Analysis of Turbulence Properties
University of Delaware（特拉华大学）；Smithsonian Astrophysical Observatory–Harvard & Smithsonian（史密森天体物理台-哈佛与史密森学会）
帕克太阳探测器在亚阿尔文日冕中首次观测到极区冕洞状快速太阳风，发现其湍流已充分发展且高度不平衡，为太阳风湍流演化提供新约束。
2026-09-23 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A Comprehensive Simulation of Solar Wind Formation from the Solar Interior: Significant Cross-field Energy Transport by Interchange Reconnection near the Sun
本研究利用扩展版RAMENS代码开展首个太阳风形成综合模拟，提出量化跨场能量输运新方法，发现超米粒尺度交换重联贡献约半数能量，揭示其在太阳风形成中的重要作用。
2023-06-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Differentiating the acceleration mechanisms in the slow and Alfvénic slow solar wind
本研究利用Solar Orbiter与Parker Solar Probe的联合观测，对比慢太阳风与阿尔芬慢太阳风的能量学，发现阿尔芬慢太阳风需波压力梯度驱动，而非阿尔芬慢太阳风可由热压梯度驱动。
2025-01-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Tearing instability and periodic density perturbations in the slow solar wind
与起源于冕洞的快速太阳风相比，慢速太阳风的来源仍然存在争议。通常是间歇性的，富含低FIP元素-类似于在封闭的日冕环中观察到的-缓慢的风可以在头盔流光附近的突发事件中形成。慢风也表现出密度扰动，这已被证明是周期性的，可能与从头盔拖缆尖端喷射出的通量绳有关，如最近帕克太阳探测器（PSP）上的WISPR白光成像仪所示。在这项工作中，我们提出的主要机制控制释放的通量绳是一个流修改撕裂模式在日光层电流片（HCS）。我们使用MHD模拟的太阳风和日冕再现现实的配置和流出周围的HCS。我们发现，这个过程是能够解释长（$\sim 10-20$ h）和短（$\sim 1-2$ h）的时间尺度的密度结构中观察到的缓慢太阳风。这项研究还揭示了慢太阳风的结构，拓扑结构和组成的新的光，并可能在不久的将来，与白光和原位PSP观测。
2020-05-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Characterizing the Impact of Alfvén Wave Forcing in Interplanetary Space on the Distribution of near-Earth Solar Wind Speeds
本文利用近日动能通量观测和太阳风演化模型，论证了行星际空间中的阿尔文波强迫是产生近地最快非瞬态太阳风速度分布的主要加速机制，并表明太阳风阿尔文性可将近地观测统计映射至源区拓扑结构。
2025-04-25 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Proton-proton collisional age to order solar wind types
太阳风流的性质是由它的源区和传输效应决定的。与太阳风类型无关，现场测量的太阳风总是受到两者的影响。我们考虑质子-质子碰撞年龄作为1 AU处太阳风的排序参数，并探讨其与Xu & Borovsky（2015）开发的太阳风分类方案的关系。我们用这个来表明，明确的磁场信息是不需要这种太阳风分类。基于这一分类的三种基本太阳风类型涵盖不同的质子-质子碰撞年龄$a_{col,p-p}$方面的制度的观察，我们提出了一个简化的太阳风分类方案，仅基于质子-质子碰撞年龄。由此产生的所谓PAC太阳风分类器是完整的Xu & Borovsky（2015）太阳风分类方案的替代方案，并导致与完整的Xu & Borovsky（2015）方案非常相似的分类。质子-质子碰撞年龄使太阳风有序化。这意味着潜在的内在关系的等离子体属性，特别是质子温度和磁场强度在每个等离子体制度。我们认为，扇区反转等离子体是一个组合，特别缓慢和密集的太阳风和大多数流相互作用的边界。大多数太阳风参数（例如，磁场强度B和氧电荷状态比$n_{O^{7+}}$ / $n_{O^{6+}}$）随太阳活动周期而变化。因此，所有基于阈值的太阳风分类方案也需要适应太阳活动周期。
2020-03-24 astro-ph.SR physics.space-ph
Centennial evolution of monthly solar wind speeds: Fastest monthly solar wind speeds from long-duration coronal holes
高速太阳风流（HSS）是高纬度地区地磁活动非常有效的驱动力。在本文中，我们使用最近开发的地磁活动的$Δ{H}$参数，从Sodankylä天文台的夜间每小时磁场测量计算，作为代理太阳风（SW）速度在1914-2014年（太阳活动周期15-24）的每月时间分辨率。通过计算每个月的$Δ{H}$和SW速度之间的独立回归，考虑了月$Δ{H}$和太阳风速度之间关系的季节变化。从而，我们得到了一个均匀的一系列的代理值的每月太阳风的速度在过去的100年。我们发现每个太阳活动周期中最强的HSS活跃月份出现在下降阶段，分别是1919年、1930年、1941年、1952年、1959年、1973年、1982年、1994年和2003年。实际上，所有这些年都与年最大太阳风速度的年份相同或相邻。这意味着最持久的冕洞，持续几个太阳旋转，并导致最高的年西南速度，也是最高的月西南速度的来源。因此，在过去的100年里，没有一个持续时间短（大约一个太阳旋转）的冕洞会产生比每个太阳周期中最长寿的冕洞更快的每月（或太阳旋转）平均太阳风。
2017-02-13 astro-ph.SR physics.space-ph
Reconstruction of Helio-latitudinal Structure of the Solar Wind Proton Speed and Density
日光层的建模需要连续的三维太阳风数据。在黄道外的现场测量是非常罕见的，因此需要其他方法来探测太阳风。利用行星际闪烁（IPS）观测的太阳风速度遥感数据，重建了1985 - 2013年太阳风质子速度的时空结构。我们开发了一种方法来填补IPS观测中的数据空白，以获得连续和均匀的太阳风速度记录。利用太阳风动压和能通量随纬度变化的不变性，提出了一种由太阳风速度反演太阳风密度的方法。为了构造太阳风速度的天气图，我们使用每个卡林顿旋转图的球谐分解。为了填补时间上的空白，我们将奇异谱分析应用于球谐系数的时间序列。我们获得了近三个太阳活动周期的太阳风质子速度和密度的日纬分布。由于计算的限制，重建的精度约为20%。所提出的方法使我们能够提高空间和时间分辨率的模型的太阳风参数在我们以前的论文（Sokónoval等。2013），并提供了一个更好的洞察太阳风结构的时间变化。此外，重建的太阳风密度更准确，更好地符合现场测量的太阳风。
2015-10-26 astro-ph.SR physics.space-ph
Cross Helicity and the Helium Abundance as an in situ Metric of Solar Wind Acceleration
该研究利用28年Wind卫星数据，结合氦丰度与交叉螺旋度，提出新的太阳风分类方案，揭示阿尔芬慢风源于开放场区域，并挑战传统双态范式。
2025-02-10 astro-ph.SR physics.space-ph
Directly comparing coronal and solar wind elemental fractionation
随着太阳风在日光层中传播，动力学过程不可逆转地消除了近太阳加热和加速过程的特征。然而，太阳风的元素分馏在过境期间应该不会改变，使其成为这些过程的理想示踪剂。我们的目的是直接验证，如果太阳风元素分馏是反映日冕源区分馏，无论是在不同的太阳风源区域内和跨。一个反映射方案被用来预测高级成分探测器（ACE）测量的太阳风起源于日冕。然后将由日之出极紫外成像光谱仪（EIS）在源区测量的日冕成分与现场太阳风成分进行比较。在每小时的时间尺度上，日冕和太阳风成分之间没有明显的相关性。与此相反，在日冕和太阳风中，各个源区内分馏值的分布是相似的，但不同源区之间的分布有明显的重叠。匹配的分布直接验证了元素组成是保守的等离子体从日冕的太阳风，进一步验证它作为加热和加速过程的示踪剂。源之间的分馏值的重叠意味着不可能仅通过比较太阳风和日冕成分测量来确定太阳风源区，但可以使用比较来验证与预测的航天器-日冕连接的一致性。
2020-08-08 astro-ph.SR physics.space-ph
The differences in the origination and properties of the near-Earth solar wind between solar cycles 23 and 24
本文通过改进的两步映射方法追溯1999-2020年近地太阳风源区，对比第23与24太阳活动周，发现太阳风源区比例、磁场强度、速度、氦丰度和电荷态等性质均受太阳活动周幅度影响。
2024-07-01 astro-ph.SR physics.space-ph
On slow solar wind with high Alfvénicity: from composition and microphysics to spectral properties
阿尔夫维尼波动是太阳风中非常常见的特征，尤其是在快风流的主要部分，而慢风通常不那么阿尔夫维尼波动，变化更大。一般来说，快风和慢风表现出许多差异，从大尺度结构到小尺度现象，包括不同的湍流行为。然而，最近的研究表明，即使是缓慢的风有时也会具有高度的阿尔夫文性，其波动与快速风一样大。本研究致力于介绍这Alfvénic慢太阳风的许多方面，包括例如源区的研究及其与日冕结构、大尺度特性和微尺度现象的联系，以及对光谱特征的影响。这项研究将进行比较分析与典型的慢风和快风。已经发现，快风和阿尔夫维尼亚慢风具有共同的特征，这可能归因于它们相似的太阳起源，即冕洞太阳风。考虑到这些相似性，我们认为在阿尔夫维尼克慢风中，超径向膨胀对较低的速度起着重要作用。将讨论这些新发现对即将到来的太阳轨道器和太阳探测器+任务的相关影响，以及更一般的接近太阳的湍流测量。
2018-12-05 astro-ph.SR physics.data-an physics.plasm-ph
The origin of slow Alfvénic solar wind at solar minimum
虽然缓慢的太阳风的起源还不清楚，但越来越多的证据表明，至少有一部分太阳风是在过度膨胀的冕洞磁场线上以稳定状态释放出来的。这种类型的慢风与快太阳风具有相似的性质，包括高度的阿尔文性。在这项研究中，质子，α粒子和电子测量的组合被用来研究在0.35 AU的慢Alfvénic风的一个单一的间隔的动力学特性。结果表明，这种缓慢的Alfvénic间隔的特点是高α粒子丰度，明显的α-质子差分流，强质子束，和大的α质子温度比。这些都是在快速太阳风中持续观察到的特征，增加了至少一些Alfvénic慢太阳风也起源于冕洞的证据。观测到的速度，质量通量和电子温度之间的差异慢Alfvénic风和快的解释不同的磁场几何形状在较低的日冕。
2020-01-27 astro-ph.SR physics.space-ph
Active region contributions to the solar wind over multiple solar cycles
冕洞和活动区都是太阳风的源区。这些日冕结构在空间和时间上的分布是众所周知的，但不清楚每个来源对太阳风的贡献有多大。在这项研究中，我们使用光球磁场地图在过去的四个太阳活动周期观测到的，以估计什么比例的磁开放太阳通量是植根于活动区，代理的所有太阳风的分数起源于活动区。我们发现，活动区的贡献率变化的太阳风在任何一个时间在30%至80%之间的太阳极大期，是可以忽略不计的太阳极小期，表现出很强的相关性与太阳黑子数。虽然活跃区域通常局限于日冕中的$\pm$ 30 $^{\circ}$纬度，但它们产生的太阳风可以到达高达$\pm$ 60 $^{\circ}$纬度。它们对太阳风的贡献也与日冕物质抛射率相关，并且变化很大，在单个太阳活动极大期内，每月的时间尺度变化$\pm$ 20%。我们推测，这些变化可能是由日冕物质抛射造成的日冕磁场在次月时间尺度上的重新配置。
2021-08-10 astro-ph.SR physics.space-ph
Estimation of the solar wind extreme events
这项研究分析了由于太阳风扰动而在太阳风和磁层中发生的极端事件。极值理论已被应用到一个20年的数据集，从高级成分探测器（ACE）航天器的1998年至2017年期间。分析了太阳风中的质子速度、质子温度、质子密度和磁场等极端事件的特征。分析了太阳风电场vB $_{z}$，以表征太阳风中的极端扰动对磁层的影响。这些极端值是对40年一遇和80年一遇事件的估计，分别是原始数据集范围的2倍和4倍。通过与前几年记录的极端事件的测量值进行比较，验证了估计值。最后，我们的研究还表明，在所研究的幅度存在一个上限。
2021-11-30 astro-ph.SR physics.space-ph
The Near-Sun Streamer Belt Solar Wind: Turbulence and Solar Wind Acceleration
帕克太阳探测器（PSP）的第四个轨道到达日心距离下降到27.9 Rs，使太阳风湍流和加速机制能够在比以前更靠近太阳的地方进行现场研究。的湍流特性被认为是显着不同的PSP的第四次太阳能遇到的入境和出境部分，可能是由于接近日光层电流片（HCS）在出境期间。在HCS附近，在流光带风中，湍流被发现具有较低的振幅，较高的磁压缩性，较陡的磁场谱（谱指数接近-5/3而不是-3/2），较低的Alfvénicity，以及在低得多的频率下的“1/f”突变。这些也是1天文单位时慢风的特征，表明近太阳流带风是典型的慢太阳风。性质的转变发生在距HCS约4°的预测角距离处，这表明在这些距离处，流光带风的全宽约为8°。虽然大多数的Alfvénic湍流能量通量PSP测量的反射驱动的湍流模型所需的太阳风加速是一致的，在流光带的通量显着低于模型预测，这表明额外的机制是必要的，以解释加速的流光带太阳风。
2021-01-01 astro-ph.SR physics.space-ph
Neutral Solar Wind Generated by Lunar Exospheric Dust at the Terminator
我们计算了在月球表面观测到的中性太阳风的通量，由于太阳风质子穿透外大气尘埃颗粒（1）半径大于0.1微米和（2）半径大于0.01微米。对于半径大于0.1微米的颗粒，当太阳风速度超过800 km/s时，由外逸层尘埃产生的中性太阳风通量与入射电离太阳风通量的比值估计约为10^-4-10^-3，但在平均速度到慢速太阳风速度时，比值要低得多（小于10^-5）。然而，当考虑到较小的颗粒尺寸时，估计在所有速度下该比值都大于10^-5，在超过700 km/s的速度下达到约10^-3。这些中性太阳风通量很容易用目前的低能中性原子仪器测量。从月球表面观测中性太阳风将提供关于月球外逸层中非常小的尘埃颗粒分布的独立信息，这将补充和限制紫外和可见波长的光学测量。
2008-09-17 physics.plasm-ph physics.space-ph
Shock-wave radio probing of solar wind sources in coronal magnetic fields
近地环境以及其他类地行星大气中的空间天气效应是由太阳的微粒辐射引起的，称为太阳风。太阳磁场控制着日冕结构。太阳风源中的磁场强度值--空间天气气候建模和预测的关键信息--来自各种太阳空间和地面观测，但迄今为止还没有考虑到特定类型的无线电爆发。这些是“断裂”的II型射电爆发，归因于冲击波与发出太阳风的日冕结构的碰撞。在这里，我们报告的两个“断裂”II型爆发的无线电观测，以证明一种新的工具，探测磁场变化的太阳风源。这些结果对解释这类爆发有直接的影响，并有助于当前对太阳风辐射源的研究。
2021-10-29 astro-ph.SR physics.space-ph
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
Alpha-proton Differential Flow of the Young Solar Wind: Parker Solar Probe Observations
α粒子相对于质子的速度可以根据太阳风的类型和与太阳的距离而变化（Marsch 2012）。先前的航天器测量到的α质子的速度差低至0.3天文单位。帕克太阳探测器（PSP）现在首次能够洞察新加速的太阳风靠近太阳的差异流动。在这里，我们研究的PSP近日点附近的相遇3-7时，核心太阳风是在太阳探测器离子分析仪（SPAN-I）仪器的视野质子和α体速度之间的差异。正如以前在较大的日光层距离的报告，α质子差速度观测的PSP是更大的快风比慢太阳风。我们比较PSP观测与各种航天器的测量，并提出了径向和时间演化的α-质子差速度。差异流随着太阳风从太阳传播而减小，这与以前的观测结果一致。虽然Helios表现出一个小的径向依赖性差流的缓慢太阳风，PSP清楚地表明这种依赖性的年轻缓慢太阳风下降到0.09 AU。我们的分析表明，α-质子差速度的大小主要是低于本地阿尔文速度。此外，阿尔法粒子通常比靠近太阳的质子移动得更快。PSP在其第八次遭遇期间穿过Alfvén表面，并可能在未来的遭遇中穿过它，使我们能够首次调查非常接近太阳风加速源区域的差异流。
2022-02-07 astro-ph.SR physics.space-ph
Suzaku detection of enigmatic geocoronal solar wind charge exchange event associated with coronal mass ejection
朱雀探测器在2013年4月14-15日探测到与太阳爆发有关的软X射线背景增强。太阳爆发伴随着一个M6.5的太阳耀斑和一个带有磁通量绳的日冕物质抛射。增强的软X射线背景在半天内出现轻微变化，然后在几个小时内出现清晰的变化。前者的光谱是由氧发射线，而后者的特点是由一系列的发射线，从高度电离的碳到硅。软X射线增强起源于地冠太阳风电荷交换。然而，与ACE和WIND卫星测量的太阳风质子通量似乎没有显著的时间相关性。从其它太阳风特征来看，我们认为伴随着日冕物质抛射的行星际激波和紧接着激波后面的湍流鞘压缩了周围的太阳风离子，从而导致了软X射线的增强。此外，富集的发射谱线被推测是由于日冕物质抛射中一组不寻常的离子丰度和电离状态。我们发现一个更好的时间相关性与太阳风α通量，而不是太阳风质子通量。我们的研究结果表明，太阳风质子通量并不总是一个很好的指标地冠太阳风电荷交换，特别是与日冕物质抛射。相反，太阳风阿尔法通量应在天文观测中检测到这种软X射线增强时进行研究。
2019-02-19 astro-ph.SR physics.space-ph
Magnetospheric Cavity Modes Driven by Solar Wind Dynamic Pressure Fluctuations
我们目前的结果从里昂Fedder Mobarry（LFM）的全球，三维磁流体动力学（MHD）模拟的太阳风磁层相互作用。我们使用这些模拟研究的作用，太阳风动态压力波动的磁层超低频（ULF）脉动的产生中发挥。在这项研究中提出的模拟驱动与理想化的太阳风输入条件。在四个模拟中，我们在上游太阳风动态压力中引入单色ULF波动。在第五个模拟中，我们在上游太阳风动态压力波动中引入了连续的ULF频率。在这个数值实验中，理想化的性质的太阳风的驱动条件，使我们能够研究磁层的响应，只有一个波动的上游动态压力，而保持所有其他太阳风驱动参数不变。模拟结果表明，太阳风动压中的超低频波动可以驱动昼侧电场和磁场中的磁层超低频脉动。此外，模拟结果表明，当驱动频率的太阳风动态压力波动匹配的磁层的固有频率之一时，磁层空腔模式可以被激发。
2010-10-19 physics.plasm-ph physics.space-ph
Properties of Steady Sub-Alfvénic Solar Wind in Comparison with Super-Alfvénic Wind from Measurements of Parker Solar Probe
本文通过分析帕克太阳探针数据识别出多个稳态亚阿尔芬速太阳风区间，揭示其低密度、低速、折返受抑制及起源于冕洞边界等特征，证明其为低马赫数边界层，并与快风、慢流带风共同构成太阳附近年轻太阳风的三种典型成分。
2023-12-04 astro-ph.SR physics.space-ph
Expansion of a plasma cloud into the solar wind
采用三维混合粒子模拟方法（3D PIC）模拟了太阳风中等离子体云的膨胀过程，包括激波形成、磁场压缩以及太阳风离子在等离子体泡周围的偏转等。这个系统的磁层的相似之处也被指出。
2008-02-08 physics.plasm-ph physics.space-ph
Solar cycle dependence of spatial correlation in the solar wind
利用ACE和WIND卫星的同步观测资料，研究了太阳风的空间相关特性。我们使用互信息作为相关性的非线性度量，并将其与线性相关性进行比较。我们发现，密度和磁场幅值波动的相关长度尺度随太阳活动周期变化很大，而B场分量波动的相关长度不随太阳活动周期变化。计算得到了太阳活动最小时|B| ~ 120 Re、最大时~ 270 Re的关联长度和密度最小时~ 75 Re、最小时~ 170 Re的关联长度。B字段的分量最小具有相关长度~相关长度|B|。
2007-12-03 astro-ph.SR physics.geo-ph physics.plasm-ph
NIRwave: A wave-turbulence-driven solar wind model constrained by PSP observations
我们生成一个模型描述的太阳风的基础上明确的波湍流驱动的加热机制，并约束我们的模型与观测数据。我们在三维磁流体动力学程序NIRVANA中加入了一个显式的日冕热源项来模拟太阳风的性质。适应的加热机制是基于相互作用和随后的耗散的反向传播阿尔文波在太阳日冕，占湍流加热率Q_p。太阳磁场被假定为一个轴对称偶极子的场强为1 G。我们的模型结果进行了验证，对观测数据的帕克太阳探测器（PSP）。我们的NIRwave太阳风模型重建了太阳风的双峰结构，风速分别为410 km/s和650 km/s。我们的太阳风模型的全球质量损失率是每年2.6e-14太阳质量。尽管实施简化的条件来代表太阳磁场，太阳风参数表征我们的稳态解决方案是在合理的协议与先前建立的结果和经验的限制。从我们的风解决方案的数密度是在很好的协议与导出的经验约束，径向速度和温度的偏差较大。在比较与NIRVANA产生的多方风模式，我们发现，我们的NIR波模型是在更好的协议，我们得到的观测约束。
2023-02-13 astro-ph.SR physics.space-ph
Characteristics of solar wind rotation
利用1963年11月27日至2017年12月31日54年来的每小时太阳风速度平均值，通过自相关分析研究了太阳风自转周期的特征。结果表明，高速的太阳风比低速的太阳风自转快，且自转速率随速度的增大而增大，而低速的太阳风自转速率随速度的增大而减小。我们的分析表明，较高速度的太阳风在统计上具有更快的旋转速率的整个太阳风。太阳风速度的年旋转率不遵循Schwable循环，但在超前3年时与年太阳黑子数显著负相关。对这些发现提出了物理解释。
2019-08-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Characterizing Solar Spicules and their Role in Solar Wind Production using Machine Learning and the Hough Transform
本研究利用机器学习和 Hough 变换分析太阳图像，识别并表征了针状物的旋转特征，揭示了其在能量传输及快太阳风加速中的关键作用。
2024-08-13 astro-ph.SR physics.space-ph
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
3D Hall MHD Modeling of Solar Wind Plasma Spectra
我们提出了完全自洽的三维模拟可压缩霍尔MHD等离子体，描述相关的太阳风等离子体的光谱特征。我们发现，一个$k^{-7/3}$频谱集的波动小于离子陀螺半径。我们进一步研究了与太阳风等离子体相关的非线性过程导致的尺度相关各向异性。我们的工作对于理解波和非线性级联在太阳风演化和最大尺度结构形成中的作用特别重要。
2009-11-11 physics.plasm-ph physics.space-ph
Classifying different types of solar wind plasma with uncertainty estimations using machine learning
提出基于神经网络与概率不确定性估计的太阳风等离子体分类方法，识别冕洞、冕流带、扇区反转及日冕物质抛射等类型，准确率约96%。
2024-09-13 astro-ph.SR physics.space-ph
Bimodal distribution of the solar wind at 1 AU
在这里，我们的目标是分离两个主要的贡献，缓慢和快速的太阳风出现在1 AU。提出双高斯函数作为太阳风两个主要分量的概率分布函数。每一条简单高斯曲线的峰值位置与每一种贡献对太阳风的典型值有关。我们使用了来自高级成分探测器（ACE）任务的整个数据集，对数据集进行了整体分析和年度系列分析。太阳周期的依赖性被认为是提供更准确的结果，为不同的参数的典型值。在1天文单位处的太阳风的分布是明显的双峰，不仅是速度，而且质子密度，温度和磁场。提出了1天文单位处太阳风慢分量和快分量主要参数的新的典型值。
2021-12-01 astro-ph.SR physics.space-ph
Triggering the magnetopause reconnection by solar wind discontinuities
本研究结合多航天器观测与全球混合模拟，揭示太阳风旋转间断面与磁层顶切向间断面相互作用可触发磁重联并导致等离子体混合，该机制或可推广至其他恒星风环境。
2023-12-06 physics.plasm-ph physics.space-ph
Menura: a code for simulating the interaction between a turbulent solar wind and solar system bodies
尽管行星科学和等离子体物理之间有着密切的关系，但很少有先进的数值工具能够将这两个主题联系起来。代码Menura提出了对这些重叠领域的自洽建模的突破，在一个新的两步的方法，允许一个完全湍流的太阳风和太阳系的各种机构之间的相互作用的全球模拟。本文介绍了新的代码和它的两步全局算法，通过第一个例子：湍流太阳风和彗星之间的相互作用进行说明。
2021-08-27 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.comp-ph
Mass Loss via Solar Wind and Coronal Mass Ejections During Solar Cycle 23 and 24
与太阳类似，其他恒星通过无处不在的准定常风和偶发的恒星日冕物质抛射（CME）来释放质量和磁通量。我们调查的质量损失率通过太阳风和日冕物质抛射的太阳磁变率的函数表示的太阳黑子数和太阳X射线背景光度。我们估计了日冕物质抛射对黄道及以外地区总太阳风质量通量的贡献，以及它在太阳活动周期不同阶段的变化。这项研究利用了观测到的太阳黑子数量、SOHO/LASCO对太阳附近日冕物质抛射的日冕观测、WIND对1 AU处太阳风的现场观测以及太阳活动周期23和24期间GOES X射线通量。我们注意到，X射线背景亮度，发生率的CME和ICME，太阳风的质量流量，以及相关的质量损失率从太阳黑子数从太阳活动周23的最大值到下一个最大值并没有强烈的减少。我们的研究证实了CME活动相对于第24周太阳黑子数量的真实物理增加。我们发现，CME的发生率和相关的质量损失率可以更好地预测由X射线背景光度比太阳黑子数。太阳风的质量损失率比CME的质量损失率高一个数量级，但对太阳黑子数和太阳X射线背景光度的周期变化没有明显的依赖性。这些结果对太阳型恒星的研究具有重要意义。
2019-04-22 astro-ph.SR physics.space-ph
Testing the flux tube expansion factor -- solar wind speed relation with Solar Orbiter data
本研究利用太阳轨道器数据结合PFSS模型检验通量管膨胀因子与太阳风速度的关系，发现反相关仅适用于高纬度冕洞源区，低纬度源区不成立，仅靠膨胀因子无法预测太阳风速度。
2024-08-12 astro-ph.SR physics.space-ph
Using gradient boosting regression to improve ambient solar wind model predictions
环境太阳风是一种由压力驱动的持续的太阳等离子体流，对它的研究是空间天气研究的一个重要组成部分。行星际空间中的太阳风流动决定了太阳风暴在到达地球之前如何通过日光层演变，特别是在太阳活动极小期，太阳风本身就是地球磁场活动的驱动力。因此，准确地预测环境太阳风流对空间天气意识至关重要。在这里，我们提出了一个机器学习的方法，其中解决方案从磁模型的日华被用来输出地球附近的太阳风的条件。在全面的验证分析中，将结果与观测结果和现有模型进行比较，新模型在几乎所有指标上都优于现有模型。此外，这种方法提供了一个新的视角来讨论不同的输入数据的环境太阳风建模的作用，这告诉我们什么样的基本物理过程。这里讨论的最后一个模型代表了一个非常快速，经过充分验证和开源的方法来预测地球上的环境太阳风。
2021-03-23 astro-ph.SR physics.space-ph
Scope and limitations of ad hoc neural network reconstructions of solar wind parameters
本研究利用ACE卫星太阳风数据，通过神经网络检验太阳风参数间的隐变量冗余假设，发现质子密度和温度可较好重构，流界面附近、扇区反转等离子体重构难度高，且测量不确定性和源区信息恢复存在挑战。
2023-08-29 astro-ph.SR physics.space-ph
Solar wind magnetic turbulence: Inferences from spectral shape
从理论上解释了太阳风湍流谱斜率的理论、数值和观测测定之间的某些差异。在太阳风磁湍流和磁流体动力学模拟中湍流Kolmogorov斜率的计算显示出微小的差异。这些被用来推断熵产生的湍流级联和推断的异常湍流碰撞频率的耗散范围内，以及平均能量输入太阳风湍流。获得了v < 200 Hz量级的异常湍流碰撞频率。相应的固定太阳风磁能输入到磁湍流中的Kolmogorov惯性范围内得到的数量级为50 eV/s。讨论了它的热命运。
2016-02-27 astro-ph.SR physics.space-ph
Fluctuations in the interplanetary electric potential and energy coupling between the solar-wind and the magnetosphere
我们利用太阳自转平均地磁指数ap和各种太阳风等离子体和场参数的四个太阳活动周20-23。我们进行分析，以寻找一个最好的耦合功能，在27天的时间分辨率。利用这些数据在不同阶段的太阳活动（增加包括最大/减少包括最小）的回归分析，我们建议行星际电势的时间变化是一个更好的耦合函数的太阳风-磁层耦合。我们推测，磁层顶行星际电势的快速变化可能会增强重联率和从太阳风到磁层的能量转移。目前正在研究行星际势涨落影响太阳风-磁层耦合的可能机制。
2013-12-06 astro-ph.SR physics.space-ph
Solar-wind predictions for the Parker Solar Probe orbit
这项研究的范围是为帕克太阳探测器在2018-2025年任务阶段前所未有的距离降至9.86 Rs的太阳风环境建模。这项研究是在CGAUSS项目中进行的，该项目是德国对PSP任务的贡献，是PSP上WISPR成像仪的一部分。我们提出了一个经验的太阳风模型的内日球层，这是来自OMNI和Helios的数据。太阳黑子数（SSN）和它的预测被用来推导出太阳风参数对太阳活动的依赖关系，并预测PSP任务。太阳风的关键参数磁场强度，质子速度，密度和温度的频率分布，表示为对数正态函数，考虑速度分布的双分量形状。使用OMNI数据和来自两个Helios探测器的数据编译SSN的函数关系，参数的频率分布相对于太阳距离进行拟合。因此，一个经验的太阳风模型的内日光层，占太阳活动和太阳距离。包括SSN的预测和外推到PSP的近日点区域，使我们能够估计的太阳风环境PSP的计划轨迹在其任务期间。该经验模型给出了2018年PSP第一近日点在0.16 au：87 nT，340 km s-1，214 cm-3和503000 K时的估计太阳风值。PSP的第一个最近近日点，发生在2024年的0.046 au，估计为943 nT，290 km s-1，2951 cm-3和1930000 K。由于与现有观测相比，低于约20 Rs的模拟速度和温度值似乎过高估计，这表明PSP将按计划直接测量低于20 Rs的太阳风加速和加热过程。
2017-11-20 astro-ph.SR physics.space-ph
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
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
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
Observations of high and low Fe charge states in individual solar wind streams with coronal-hole origin
起源于冕洞的太阳风比较容易理解，其特点是与所谓的慢速太阳风相比，密度和平均电荷状态较低。除波扰动外，冕洞太阳风的平均性质是大致恒定的。在这个案例研究中，我们专注于观测的太阳风离子成分谱仪（SWICS）的高级成分探测器（ACE）的单个流的冕洞太阳风，说明虽然O和C的电荷状态是低的冕洞风，铁电荷分布是更多变的。特别是，\markmeold{we illustrate that the Fe charge states in coronal-hole solar wind are frequently as high as in slow solar wind. We selected individual coronal-hole solar wind}流基于它们的碰撞年龄以及它们各自的O和C电荷态，并分析了它们的Fe电荷态分布。此外，结合简单的弹道反映射和势场源表面模型，高和低Fe电荷状态的流之间的转换被映射回光球。2004年和2006年的相对频率高，低铁电荷态流进行了比较。我们发现了几个其他典型的冕洞流，包括铁的电荷状态或高或低，在缓慢的太阳风。在2006年的八个这样的过渡被映射回赤道冕洞，要么是孤立的或连接到北冕洞。到目前为止，识别与过渡相关的冠状结构的尝试还没有定论。
2018-09-11 astro-ph.SR physics.space-ph
