How has the solar wind evolved to become what it is today?
在这篇文章中，我简要回顾了太阳风的长期演变（其质量损失率），包括观测到的与太阳风密切相关的性质（旋转，磁性和活动）的演变。我还简要地讨论了太阳风的演变对地球演变的影响。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。
2022-11-28 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
3D Modeling of Solar Oscillations with Hybridizable Discontinuous Galerkin Method
本文提出了一种基于混合不连续伽辽金方法的三维求解器，用于模拟太阳振荡，以考虑三维不均匀性对地震数据解释的影响。
2025-11-27 astro-ph.SR math-ph math.AP
Sun-Earth connection Event of Super Geomagnetic Storm on March 31, 2001: the Importance of Solar Wind Density
2001年3月29日，在NOAA太阳活动区9393（N20 W19）观测到了一次X1.7级耀斑和一次日冕日冕物质抛射，预计速度为942 km/s。当CME到达地球时，它引发了一场超级地磁风暴（以下简称超级风暴）。我们发现日冕物质抛射总是按照不同能量质子的强度-时间分布向地球方向移动。考虑L1点太阳风的延迟地磁效应，利用SYM-H指数，分析了2001年3月31日超级风暴主相的太阳风参数。根据SYM-H指数在超级风暴主位相期间的变化特征，将超级风暴主位相分为两个阶段。对比研究了引起这两部分的太阳风参数，发现除了南向磁场和太阳风速度外，太阳风密度对太阳风能量向磁层的传递起着重要作用。
2019-10-16 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-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
On the low-frequency boundary of Sun-generated MHD turbulence in the slow solar wind
研究了慢太阳风湍流加热和加速的新方面。本文研究了太阳大气和太阳风中阿尔文波湍流谱下界的物理意义，论证了这一自然参数的意义。通过分析和定量处理的问题，我们表明，截断的波谱从较低的频率侧，这是一个后果的太阳磁场结构和它的周期性变化，结果显着减少的产热和加速率。一个适当的分析与现有的观测数据和缓慢的太阳风启动的情况下考虑的问题的联系。
2012-04-14 astro-ph.EP 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
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
The exoplanetary magnetosphere extension in Sun-like stars based on the solar wind -- solar UV relation
太阳活动水平通过太阳风特性控制地球磁层的扩展。理解太阳系中的这种关系对于预测类太阳恒星附近的系外行星磁层的状况也很重要。我们使用测量的色球代理，钙II K指数，和太阳风OMNI参数连接的太阳活动的变化，在十年的时间尺度上，太阳风属性。这些数据跨越了1965-2021年的时间间隔，几乎完全涵盖了过去5个太阳活动周期。利用互相关和互信息分析，发现太阳风速度与Ca II K指数之间存在3.2年的滞后，而考虑动压时，太阳风速度与Ca II K指数之间存在3.6年的滞后。发现了太阳风动压和太阳紫外辐射之间的相关性，并利用它导出了地球磁层顶离地距离。此外，使用色球代理的优势，如钙II K指数，打开了可能性，以扩大发现的关系，太阳类太阳的恒星，通过连接恒星的变化，恒星风的属性。该模型被应用到一个样本的类太阳恒星作为一个案例研究，我们假设存在一个类地系外行星在1 AU。最后，我们比较我们的结果与以前的估计磁层扩展相同的类太阳恒星。
2023-01-06 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Soft X-Ray Imaging of Magnetopause Reconnection Outflows Under Low Plasma-$β$ Solar Wind Conditions
利用全球磁流体动力学模拟模型研究了地球磁层周围太阳风电荷交换过程的软X射线辐射。向阳面的磁层顶重联加热并加速了等离子体，从而使X射线发射变得像南行星际磁场条件下的$\sim 6 \times 10^{-6} {\rm\ eV}\ {\rm cm}^{-3}\ {\rm s}^{-1}$一样明亮。特别是，在低等离子体$β$太阳风条件下，我们发现，X射线强度反映了从重联区流出的批量运动。我们建议，这种特殊的太阳风条件将允许可视化的中尺度磁层顶重联网站，在日华观察。
2022-10-04 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
On the Role of Chapman's Hydrostatic Solar Wind Mechanism in Parker's Hydrodynamic Solar Wind Model
University of Central Florida（中佛罗里达大学）
通过de Laval喷嘴类比，揭示Chapman静力学太阳风机制（基于静力平衡条件）在Parker流体动力学太阳风模型中几何等效于风道面积的归一化，且归一化因子为Chapman静力学径向密度分布，该结果对等温、多方气体及n维空间均成立。
2026-05-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph 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
How Nanoflares Produce Kinetic Waves, Nano-Type III Radio Bursts, and Non-Thermal Electrons in the Solar Wind
对日冕和太阳风的观测发现，太阳风是不稳定的，起源于太阳大气表面附近的脉冲事件。日冕活动如何影响太阳风的性质是太阳物理学中的一个基本问题。我们报告了纳米耀斑加速电子束如何影响太阳风的动力学尺度特性和产生相干射电辐射的模拟和理论研究。我们表明，纳米级的加速电子束可以触发非线性电子双流不稳定性，产生动力学阿尔文和哨声波，以及非麦克斯韦电子速度分布函数，与观测的太阳风一致。在我们的模型中产生的等离子体相干辐射与III型、J型和V型太阳射电爆发的观测结果一致。对太阳风动力学模型中存在的问题进行了讨论。
2018-07-28 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Proton and electron temperatures in the solar wind and their correlations with the solar wind speed
太阳风的加热和加速是太阳物理学中尚未解决的基本问题之一。通常观察到质子温度$T_i$与太阳风速度$V_{SW}$高度相关，而电子温度$T_e$与太阳风速度显示出反相关或没有明显的相关性。在这里，我们检查帕克太阳探测器（PSP）和风的数据，并比较观测与模拟结果。在30个太阳半径以下的PSP观测清楚地表明，质子温度与风速之间存在正相关，而电子温度与风速之间存在负相关。一年（2019年）的WIND数据证实质子温度与太阳风速度呈正相关，但电子温度在慢风时随太阳风速度增加而增加，在快风时随太阳风速度减少。利用一维Alfvén波驱动的不同质子和电子温度的太阳风模型，我们首次发现，如果大部分耗散的Alfvén波能量加热的是离子而不是电子，那么自然会出现正的$T_i-V_{SW}$关联和负的$T_e-V_{SW}$关联.如果电子获得一小部分但有限的耗散波能量，则$T_e-V_{SW}$相关性随着到太阳的径向距离而演变，使得负相关性逐渐变为正。模式结果表明，阿尔文波是观测到的太阳风中质子和电子温度演化的可能解释之一。
2023-01-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Quiescent Solar Wind Regions in the Near-Sun Environment: Properties and Radial Evolution
本研究基于帕克太阳探测器数据，发现近日心宁静太阳风区域具有低磁场扰动、慢太阳风属性及独特的热力学稳定性，其起源可能与经历磁场膨胀的非宁静太阳风不同。
2024-05-31 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Characterization of compressible fluctuations in solar wind streams dominated by balanced and imbalanced turbulence: Parker Solar Probe, Solar Orbiter and Wind observations
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
研究通过分析Wind、Solar Orbiter和Parker Solar Probe的数据，探讨太阳风中压缩性波动的尺度依赖性和与等离子体β值及径向距离的关系，揭示压缩性波动在太阳风加速和加热中的作用。
2026-04-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph 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
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
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
Using in-situ solar-wind observations to generate inner-boundary conditions to outer-heliosphere simulations, 1: Dynamic time warping applied to synthetic observations
通过远程观测和现场观测探索了外行星，特别是土星和木星的磁层结构和动态。解释这些观测结果往往需要同时了解撞击磁层的太阳风条件。如果没有一个可用的上游监测器，太阳风的背景下，通常提供使用模型启动的输出磁图约束的日冕模型，或更常见的是，在现场观测从1 AU。虽然1天文单位观测提供了对太阳风状况的直接测量，但它们是单点观测，因此需要进行插值，以便为外日光层太阳风模型提供输入。在这项研究中，我们测试了不同的插值方法，使用合成1 AU观测的时间演变的太阳风结构。最简单的方法是“共转”，它假设太阳风结构是稳定的，并与太阳一起旋转。当新的观测结果出现时，这种重建方法在太阳风输入中产生了不连续性。这可以通过在时间上前后共转来减少，但这仍然会在太阳风流的大小和时间上引入很大的误差。我们展示了如何动态时间弯曲（DTW）算法可以提供约一个数量级的改善太阳风输入外日光层模型从现场观测近1 AU。这是为了建立进一步工作的基础，证明和验证的方法，以改善内边界条件外日光层太阳风模型，包括处理太阳风瞬变和量化的改善土星和木星。
2021-09-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Solar wind ion charge state distributions and compound cross sections for solar wind charge exchange X-ray emission
该研究汇编ACE的太阳风丰度数据与文献原子数据，计算不同太阳风类型和太阳活动周条件下软X射线能段的SWCX复合截面，为SWCX辐射建模及观测信号解读与去除提供支撑。
2023-08-25 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
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
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
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
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
The Solar Wind Energy Flux
在黄道附近测得的太阳风能量通量与太阳风的速度无关。使用等离子体数据从太阳神，太阳风，风覆盖了大范围的纬度和时间，我们表明，太阳风能量通量是独立的太阳风的速度和纬度在10%以内，这个量在太阳周期变化很弱。换句话说，能量通量表现为全球太阳常数。我们还表明，非常高速的太阳风（VSW > 700 km/s）与较慢的风（VSW < 700 km/s）具有相同的平均能量通量，但具有不同的直方图。我们利用这个结果来推导太阳风速度和密度之间的关系，这正式这些量之间的反相关。
2012-03-06 astro-ph.SR
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
2D solar wind speeds from 6 to 26 solar radii in solar cycle 24 by using Fourier filtering
太阳附近太阳风速度的测量对于理解太阳风的加速机制具有重要意义。在这项研究中，我们确定2D太阳风速度从6到26太阳半径应用傅立叶运动滤波器的\textit{SOHO} /LASCO C3电影从1999年到2010年观察。我们的方法成功地再现了人工生成的数据以及流光斑点的原始流速。我们测量了从1天到1年时间尺度的二维太阳风速度及其在第24个太阳活动周的变化。我们发现，太阳风的速度在时间尺度上超过一个月的太阳极大期是相对均匀的方位角方向，而他们显然是双峰的最低时期，预期从\textit{Ulysses}的观测和IPS重建。双峰结构出现在2006年左右，在2009年变得最明显，并在2010年突然消失。太阳风速度的径向演化类似于帕克的太阳风解。
2018-06-22 astro-ph.SR
Acceleration of polytropic solar wind: Parker Solar Probe observation and one-dimensional model
太阳日冕等离子体加速到超音速是太阳物理学中最基本但尚未解决的问题之一。尽管帕克关于等温日冕的开创性理论取得了成功，但现实的太阳风被观察到是非等温的，其温度随径向距离的衰减通常可以拟合到多方模型。在这项工作中，我们使用帕克太阳探测器的数据，从前九次遭遇估计多变指数的太阳风质子。估计的多变指数大致在1.25和1.5之间变化，并且强烈地依赖于太阳风的速度，较快的太阳风平均显示较小的多变指数。本文对具有多变指数$γ\in [1,5/3]$的一维球对称太阳风模式进行了全面的分析。我们推导出一个封闭的代数方程组的跨音速恒星流，即流动，通过健全点顺利。我们证明了加速风解只存在于以$C_0/C_g < 1$和$(C_0/C_g)^2 > 2(γ-1)$为界的参数空间中，其中$C_0$和$C_g$分别为表面声速和恒星逃逸速度的一半，而对于$γ> 3/2$不存在恒星风.在真实的日冕温度下，用$γ\gtrsim 1.25$观测到的太阳风不能用简单的多方模型来解释。我们表明，在较低的日冕，导致太阳周围的厚等温层和大幅阿尔文波压力的强烈加热的机制是必要的，以消除$γ$的约束和加速的太阳风到高速。
2022-12-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Modeling the formation and evolution of solar wind microstreams: from coronal plumes to propagating Alfvénic velocity spikes
本研究利用高分辨率2.5维MHD模型模拟磁双极结构与日冕相互作用产生喷流并演化为太阳风微流的过程，揭示了撕裂模不稳定性产生的等离子团演化为Alfvén速度尖峰的机制，并成功重现了Parker Solar Probe观测到的微流特性。
2023-10-23 astro-ph.SR physics.plasm-ph 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
Potential Flow Theory Formulation of Parker's Unsteady Solar Wind Model and Nonlinear Stability of Parker's Steady Solar Wind Solution
本文提出基于势流理论的新型理论框架，将Parker定常太阳风模型推广至非定常情况，并通过引入非线性项成功解决了Parker声速临界点奇点的正则化问题，证明了该定常解的非线性稳定性。
2024-12-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Matching temporal signatures of solar features to their corresponding solar wind outflows
小规模日冕喷发现象在太阳风的产生和加热中的作用仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们调查所发挥的作用，日冕射流形成的太阳风通过测试是否与喷射在EUV强度的时间变化可以确定在外流的太阳风等离子体。这种类型的比较是具有挑战性的，由于源的遥感观测和流出等离子体的现场观测之间的固有差异，以及整个日光层的太阳风的传播时间和演变。为了克服这些问题，我们提出了一种新的算法相结合的信号滤波，两步太阳风弹道反映射，窗口移动，经验模态分解。我们首先使用合成数据验证该方法，然后将其应用于太阳动力学天文台和风航天器的测量。该算法使得能够直接比较日冕喷发现象的遥感观测与现场测量的太阳风参数，以及其他潜在用途。应用这些数据集后，我们发现几个时间窗口，在日冕中发现的动态签名嵌入在太阳风流，在一个时间明显早于预期从简单的弹道映射，最好的表现在原位参数是太阳风质量通量。
2021-03-16 astro-ph.SR
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
Peculiarities of the Solar-Wind/Magnetosphere Coupling in the Era of Solar Grand Minimum
本研究利用1976-2019年OMNI数据库数据，分析第21-24太阳活动周太阳风及相关参数变化，发现太阳活动极小期时代CIR引发磁暴占比上升，且太阳风参数降低可能改变太阳风与磁层的相互作用性质。
2022-05-15 astro-ph.SR physics.space-ph
Stability of Parker's Solar Wind Solution Near the Solar Surface
通过提出Sturm-Liouville问题，证明Parker稳态太阳风解在太阳表面附近从静止、共转或缓慢运动状态起始时具有稳定性，且在放宽等温假设并采用更现实的正压和绝热模型后该稳定性依然成立，表明该解是动力学系统的稳定吸引子。
2021-08-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Observation of flux tube crossings in the solar wind
电流片在太阳风中普遍存在，是太阳风MHD湍流不稳定性的主要来源。它们可能是由太阳风MHD湍流的非线性相互作用引起的，或者是源自太阳表面的通量管的边界。一些电流片成对出现，是磁洞和重联排气等瞬态结构的边界，或者是脉冲阿尔文波的边缘。对于单个电流片，辨别它是通量管边界还是由于非线性相互作用，或者瞬态结构的边界是困难的。在这项工作中，使用数据从{ \sl风}航天器，我们确定了两个三电流片事件。这两个事件的详细检查表明，它们是最好的解释通量管交叉的情况。我们的研究提供了一个令人信服的证据，支持的情况下，太阳风由不同的等离子体居住的通量管。
2013-04-06 astro-ph.SR physics.space-ph
