The Galactic cosmic-ray Sun shadow observed by HAWC
日冕的磁场很难直接测量。然而，利用来自太阳方向的宇宙射线通量的不足，间接观测日冕是可能的。低能宇宙射线（~GeV）被太阳内部的磁场偏转，行星际磁场冻结成太阳风。相比之下，高能宇宙射线（~TeV及以上）被太阳的光球层吸收，在地球上看太阳的名义位置产生阴影。若干地面仪器观测到日光层磁场对太阳阴影大小及其位置的影响。高海拔水切伦科夫天文台（HAWC）是一个位于墨西哥中部地区的空气簇射阵列，以约15 kHz的速率观测TeV的宇宙射线。在这项工作中，我们根据HAWC在2013年和2014年收集的不同能量范围的数据提供了太阳阴影的初步图像。
2015-08-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Distorted Magnetic Flux Ropes within Interplanetary Coronal Mass Ejections
针对行星际日冕物质抛射内磁通量绳传统模型几何形态过于简单的问题，提出可描述任意横截面扭曲与磁轴形变的完全解析扭曲磁通量绳模型，经2023年4月23日ICME事件多点观测验证有效。
2024-06-18 astro-ph.SR physics.space-ph
Do All Interplanetary Coronal Mass Ejections Have A Magnetic Flux Rope Structure Near 1 AU?
行星际日冕物质抛射（ICME）通常由激波、鞘区和抛射区组成。喷出物区域分为两大类：具有磁通量绳特征的磁云（MC）和不具有这种特征的非磁云（NMC）。由于日冕物质抛射是由磁通量绳喷发引起的，因此回答为什么NMC不具有磁通量绳特征是很重要的。一种观点认为，NMCs在日球层过境期间，由于ICME或ICME与其他大尺度结构之间的相互作用，失去了其原有的磁绳特征。另一种将这种现象归因于几何选择效应，即，当ICME的头部（侧翼，包括腿和非腿侧翼）通过观测航天器时，将沿着航天器轨道在喷出物内探测到MC（NMC）特征。在这封信中，我们将通过ICME的几何性质来检验哪种解释更合理。如果选择效应导致不同的喷出物类型，MCs应该有更窄的鞘区相比，从统计的角度来看，这是由我们的统计证实。此外，我们发现第23周和第24周的NMC尺寸相似，并且NMC小于第23周的MC，但大于第24周的MC。这表明大多数NMC的腿侧穿过航天器。我们的几何分析支持所有ICME都应该在1 AU附近具有磁通量绳状结构。
2020-09-11 astro-ph.SR physics.space-ph
On the twists of interplanetary magnetic flux ropes observed at 1 AU
磁通量绳是太阳物理中的一种基本结构，与太阳的各种喷发现象密切相关。扭曲度是表征磁场线绕主轴旋转的一种本征性质，与磁自由能和磁稳定性密切相关。到目前为止，还不清楚在太阳大气层和日光层中的MFRs携带了多少扭曲，以及扭曲在MFRs爆发中扮演了什么角色。与太阳磁云相比，行星际大尺度磁云的大量原位观测为磁云的扭曲提供了重要信息。因此，从MC开始，我们调查的扭曲的行星际磁流变液的援助下的速度修正的均匀扭曲力的磁通绳模型。结果发现，大多数的MC可以粗略地拟合的模型，近一半的人可以拟合得很好，虽然推导出的扭曲可能是高估了2.5倍。通过将该模型应用于115个1天文单位的MCs，我们发现：（1）行星际MFR的扭转角一般遵循约$0.6\frac{l}{R}$弧度的趋势，其中$\frac{l}{R}$是MFR的长宽比，截止值约为$12π$弧度AU $^{-1}$，（2）大多数MFR的扭转角明显大于$2.5π$弧度，但受$2\frac{l}{R}$弧度的限制，（3）强扭曲的磁场线可能限制了MFR的扩展和尺寸，（4）腿中的磁场线比MFR前部的磁场线缠绕得更紧。这些结果不仅加深了我们对行星际磁共振的性质和行为的理解，而且对太阳大气中磁共振的形成和爆发也有一定的启示。并对太阳能磁流变液的扭曲性和稳定性进行了讨论。
2016-08-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Cross helicity of interplanetary coronal mass ejections at 1 au
行星际日冕物质抛射（ICME）包含了范围广泛的磁场和速度波动。这些波动可以解释为阿尔夫维尼克波包平行或反平行于背景磁场传播，反向传播通量之间的功率差由交叉螺旋度量化。我们已经确定了在$10^{-3}-10^{-2}$ Hz的惯性距离波动的交叉螺旋度在226 ICME通量绳和176 ICME鞘观察到的风航天器在1995-2015年期间在1 au。通量绳和鞘的平均，归一化的交叉螺旋度分别为0.18和0.24，这里的正值表示净反向阳通量。虽然仍然倾向于反向阳方向的平均，ICME的通量往往是更平衡的比在太阳风在1 AU，那里的平均交叉螺旋度更大。叠加的历元配置文件显示，交叉螺旋度急剧下降的鞘，并达到最低限度内的磁通绳附近的前缘。更不平衡，太阳风一样的交叉螺旋度被发现朝向后缘和横向进一步从绳轴。交叉螺旋度的磁通绳取向和上游激波的存在的依赖被认为是。在1天文单位的ICME低交叉螺旋度的潜在起源包括在太阳和ICME-太阳风在行星际空间的相互作用的闭环通量绳的平衡驱动。我们建议，低交叉螺旋度的波动被添加到ICME签名的标准列表。
2022-05-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Turbulence Properties of Interplanetary Coronal Mass Ejections in the Inner Heliosphere: Dependence on Proton Beta and Flux Rope Structure
本研究分析内日球层ICMEs的磁场涨落功率谱，发现大尺度谱特性由通量绳结构主导，过渡-动力学特性受低质子β影响，而惯性范围谱指数保持约-5/3，表明湍流标度具有系统无关性。
2023-09-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Composition Structure of Interplanetary Coronal Mass Ejections From Multispacecraft Observations, Modeling, and Comparison with Numerical Simulations
我们提出了一个分析的铁离子组成的两个行星际日冕物质抛射在2007年5月21日至23日观察到的ACE和STEREO航天器的背景下的磁结构的喷出物通量绳，鞘区，和周围的太阳风流。这种分析是可能的，由于多航天器数据插值，重建和可视化的最新进展，以及从最近的MHD模拟磁击穿和磁通量消除CME启动的离子电荷状态建模的结果。我们使用这些进展来解释的ICME等离子体组合物的磁拓扑结构和CME的演变产生的具体功能。我们发现，在这两个数据和我们的MHD模拟，通量绳中心是相对较冷的，而电荷状态增强包围和跟踪通量绳。ICME的磁取向暗示了在喷发过程中的磁爆发式重联，这可以解释所观察到的铁增强物的空间位置正好在传统的磁绳磁特征之外和两个ICME之间。模拟和数据之间的详细比较更加复杂，但在第二磁通绳期间ACE和STEREO-A数据中高铁电荷状态的急剧增加与磁通抵消结果中的类似特征相对应。我们讨论了这种集成的原位数据分析和建模方法的前景，以推进我们的统一CME到ICME演变的理解。
2012-11-01 astro-ph.SR physics.space-ph
Comparative Analyses of Plasma Properties and Composition in Two Types of Small-Scale Interplanetary Flux-ropes
行星际小尺度磁通量绳（SIMFR）的起源以及SIMFR与磁云（MC）的关系至今仍存在争议。在这项研究中，收集了两个SMIFR群体，即，源自太阳的SIMFR（SIMFR-SUN）和源自太阳风的SIMFR（SIMFR-SW）。我们定义SIMFR-SUN（SIMFR-SW）为包含（排除）逆流超热电子并远离（接近）日球电流片的SMIFR。通过对1998年2月至2011年8月ACE观测到的52个SIMFR-SUN和57个SIMFR-SW事件进行无力磁绳模型拟合，验证了SIMFR-SUN和SIMFR-SW事件的有效性。使用的方法，有关的测量，其空间位置内的磁通绳，一个比较调查的等离子体和成分特性内的两个人口SIMFR。结果表明，两类SIMFR具有明显的差异。与SIMFR-SW相比，SIMFR-SUN具有类似于MC的特征，具有较低的中心质子密度、较高的Vrad、较高的低FIP元素丰度、较高且波动较大的平均离子电荷态和与低电晕加热有关的离子电荷态比。此外，SIMFR-SUN内部离子电荷态分布向阳侧高于地球侧，这可能是由耀斑加热引起的。此外，SIMFR-SUN和MCs都显示出血浆β与He/P趋势之间的反相关性。这些特征表明SIMFR-SUN和MC很可能具有相同的起源。这项研究支持SIMFR的两个来源，即，日冕和太阳风。
2020-08-05 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Understanding the twist distribution inside magnetic flux ropes by anatomizing an interplanetary magnetic cloud
磁通量绳（MFR）是最大喷发的核心结构，即，太阳上的日冕物质抛射（CME）和磁云是行星际空间中的喷发后MFR。关于在CME之前是否存在MFR以及MFR如何在喷发期间通过磁重联形成/增长，存在着强烈的争论。在这里，我们报告了一个罕见的事件，其中一个磁云连续观察到四个航天器分别在水星，金星，地球和火星。借助于均匀扭曲的磁绳模型和一种新发展的恢复冲击压缩结构的方法，我们发现磁云向外传播时，轴向磁通量和螺旋度减小，而扭曲度增大。我们的分析表明，“煎饼”效应和“侵蚀”效应可能共同导致这种变化。“薄饼”效应的重要性很难估计，但侵蚀的特征可以被发现为云的方位角通量的不平衡。后者意味着磁云被严重侵蚀，使其内核暴露在远距离的太阳风中。扭曲的增加以及侵蚀效应的存在表明，喷发后的MFR可能有一个高扭曲的核心包裹在一个扭曲较少的外壳。这些结果对目前对太阳爆发以及MFR的形成和不稳定性的认识提出了很大的挑战。
2018-03-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Multi-point shock and flux rope analysis of multiple interplanetary coronal mass ejections around 2010 August 1 in the inner heliosphere
我们提出了一个复杂的序列的日冕物质抛射（CME），这可能是一个基准事件的数值和经验空间天气预测模型的多点原位观测。2010年8月1日，各种太空任务（太阳动力学观测台/太阳和日光层观测台/日地关系观测台）的仪器监测到了几个起源于太阳盘中心数十度范围内的日冕物质抛射。我们比较了它们在四个相距甚远的位置上的印记，跨越日光层经度120度，从太阳到信使号（0.38 AU）到金星快车（VEX，0.72 AU）的径向距离，到地球附近的风，ACE和ARTEMIS，以及STEREO-B接近1 AU。计算每个位置的激波和通量绳参数，指出激波的非球形形状，并显示行星际日冕物质抛射（ICME）的全球配置，它们相互作用，但似乎没有合并。VEX和STEREO-B观测到类似的磁通量绳（MFR），与Wind观测到的结构形成对比。磁暴非常强烈，Dst指数达到两个最小值（~ -100 nT），这是由激波后面的鞘区和两个观测到的MFR之一造成的。信使号受到了ICME的一次侧击，事件完全错过了STEREO-A。观测结果表明，共振太阳爆发可能会使至少1/3的日光层沉浸在黄道中，并具有独特的等离子体和磁场特征。我们还强调，将从单一航天器观测得出的局部观点与一致的全球图景联系起来是困难的，这表明可能会改变ICME的经典图景。
2012-09-13 astro-ph.SR
Geometric and magnetic properties of coronal flux ropes associated with CMEs leading to geomagnetic storms
我们研究了2011 - 2013年间发生的三次行星际日冕物质抛射（ICME），这些ICME都有磁云（MC）到达1 AU的明显特征，并研究了它们的太阳来源。将近日日冕磁绳的轴向磁场强度（B 0）与1AU处的MC的轴向磁场强度进行比较，发现假设磁绳自相似膨胀的1AU处的B 0的平均推断值比MC拟合结果的B 0值小一倍。此外，通过比较磁绳在太阳附近的初始取向和在1天文单位处的最终取向，我们发现这三个CME在通过行星际介质传播期间表现出超过80度的旋转。我们的研究表明，虽然近太阳的日冕磁通绳的磁性可以用来推断磁场强度的相关MC在1 AU，这是很难估计的MC轴的最终方向，以预测的ICME的地理有效性。
2018-05-29 astro-ph.SR
Comparing generic models for interplanetary shocks and magnetic clouds axis configurations at 1 AU
行星际日冕物质抛射是太阳瞬变喷发的表现形式，它能显著改变日球层的等离子体和磁场条件。它们通常在地震之前出现，并且在三分之一到一半的地震中原位检测到磁通量绳。本研究的主要目的是获得最佳的定量形状的磁通绳轴和激波表面的航天器穿越这些结构的过程中获得的现场数据。我们首先比较了从独立的数据分析相同的事件，在现场观察到的1AU从太阳的磁通绳轴和冲击法线的方向。然后，我们进行了一个原始的统计分析轴/冲击法线通过推导出他们的取向的统计分布。我们使用来自描述这些形状的几个合成模型的分布来拟合观察到的分布。我们表明，轴/冲击方向的分布是非常敏感的，它们各自的形状。一个用于分析行星际成像仪数据的经典模型与现场数据不兼容。另外两个模型介绍，为轴和冲击法线的结果导致非常相似的形状，事实上，MC和冲击的数据是独立的加强这一结果。最适合所有数据集的模型具有椭圆形形状，对于所有数据集具有相似的纵横比值。这些导出的磁绳轴和激波表面的形状有几个潜在的应用。首先，这些形状可用于构建一致的ICME模型。其次，这些通用形状可用于开发定量模型以分析成像仪数据，并限制ICME数值模拟的输出。最后，它们将对空间天气预报产生影响，特别是对预测ICME到达地球的时间产生影响。
2015-03-20 astro-ph.SR
The effects of expansion and turbulence on the interplanetary evolution of a magnetic cloud
本文利用膨胀箱模型研究磁通量绳在球对称膨胀太阳风中的内部动力学，发现膨胀几何和湍流分别主导径向尺寸增大与横向结构扩散，并提出用内部与传播时间尺度之比来分类磁通量绳的径向膨胀类型。
2025-05-21 astro-ph.SR physics.space-ph
Flux-Rope Twist in Eruptive Flares and CMEs: due to Zipper and Main-Phase Reconnection
本文讨论了在爆发性耀斑或日冕物质抛射中，扭曲通量管爆发时的三维重联性质。重联有两个阶段：首先，3D“拉链重联”沿着初始日冕弧传播，平行于极性反转线（PIL），然后，在爆发期间，在通量绳周围的低日冕中，随后的准2D“主相重联”产生日冕环和色球带，它们沿着垂直于PIL的方向远离PIL传播。拉链重新连接产生了大约一圈的扭曲磁通绳（$2π$扭曲弧度），然后主相重新连接建立了具有几圈相对均匀扭曲的喷发磁通绳的主体。第二种情况是从拱廊下预先存在的通量绳开始。在这里，拉链相可以产生具有许多匝的核心，这些匝取决于新形成的耀斑带和新的通量绳中的磁通量的比率。主相重连然后在扭曲的中心纤芯上增加一层大致均匀的扭曲。相位和场景都以简单的方式建模，假设初始磁通量沿PIL分段。该模型利用磁螺旋度守恒和磁通守恒，以及磁螺旋度均分，推导出喷发磁绳的初始几何形状的扭曲。行星际观测表明，一些磁通绳具有相当均匀的扭曲，这可能是当拉链相和任何预先存在的磁通绳具有小或中等扭曲（高达一圈或两圈）时产生的。其他行星际通量绳具有高度扭曲的芯（多达五圈），当存在预先存在的通量绳和产生大量额外扭曲的活动拉链相时，可以产生这种芯。
2016-12-31 astro-ph.SR
Investigating plasma motion of magnetic clouds at 1 AU through a velocity-modified cylindrical force-free flux rope model
磁云（MC）是行星际日冕物质抛射（CME）的对应物，通常用通量绳模拟。通过假设磁链的准定常演化和自相似展开，我们在圆柱形无力磁链绳模型中引入了三种类型的整体运动，发展了一种新的磁链的速度修正模型。三种类型的全球运动是远离太阳的线性传播运动，膨胀运动和相对于MC轴的极向运动。将该模型应用于72个由Wind卫星观测到的MCs，研究了MCs的等离子体运动特性。首先，我们发现一些MC有一个显着的传播速度垂直于径向方向，这表明CME的偏转传播和/或在行星际空间旋转的直接证据。其次，我们证实了以前的结果，膨胀速度与径向传播速度相关，大多数MCs在1 AU时没有自相似膨胀。在我们的统计中，大约有62%/17%的MCs在1AU时经历了欠膨胀/过膨胀，平均膨胀率约为0.6。第三，最有趣的是，我们发现，一个显着的极向运动确实存在于一些MC。因此，提出了关于极向运动原因的三种推测。这些发现推进了我们对MC在1 AU处的性质以及CME从太阳到行星际空间的动态演化的理解。
2015-02-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Generalization of Elliptical-Cylindrical Flux Rope Models for ICME Reconstruction
NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；George Mason University（乔治梅森大学）；The Catholic University of America（美利坚天主教大学）
本文提出一种改进的椭圆柱形磁通绳模型，通过分离几何配置与磁场拟合，提升ICME重构的精度和物理一致性。
2025-11-30 astro-ph.SR
Coronal Hole Influence on the Observed Structure of Interplanetary CMEs
我们报告了冕洞（CH）对54个磁云（MC）和非MC相关的日冕物质抛射（CME）的影响，这些磁云和非MC相关的CME被选为协调数据分析研讨会（CDAW）的研究对象，重点是如果所有的CME都是通量绳的问题。所有选定的日冕物质抛射都起源于15 E-15 W之间的源区。Xie，Gopalswamy和St，Cyr（2013，Solar Phys.，doi：10.1007/s11207-012-0209-0）发现这些MC和非MC相关的CME平均分别朝向和远离日地线偏转。我们使用了CH影响参数（CHIP），取决于CH面积，平均磁场强度，和距离CME源区来描述的影响，所有盘上的CH上爆发的CME。我们发现，对于CHIP值大于2.6 G的MC和非MC事件分为两个不同的组，其中MC（非MC）偏转朝向（远离）磁盘中心。当到最近的CH的距离小于3.2x10^5 km时，也观察到两组。当CHIP值小于2.6 G或最近CH的距离大于3.2x10^5 km时，MC和非MC的偏转分布开始重叠，表明CH的影响逐渐减小。这些结果支持了所有的日冕物质抛射都是磁绳的观点，但在1天文单位处观测到的非日冕物质抛射可能会被附近的日冕物质抛射偏离日地线，使得它们的磁绳结构在1天文单位处无法观测到。
2013-01-10 astro-ph.SR
Escape of Flare-accelerated Particles in Solar Eruptive Events
脉冲太阳高能粒子事件被广泛认为是由于太阳爆发事件产生的耀斑加速粒子迅速逃逸到行星际介质中。然而，根据这类事件的标准模型，被耀斑重联加速的粒子应该仍然被困在构成日冕物质抛射的通量绳中。这些粒子应该很晚才能和大量的喷出物一起到达地球。为了解决这个矛盾，我们已经扩展了我们以前的轴对称模型的耀斑加速粒子逃逸到完全三维（3D）的几何形状。我们报告的结果，磁流体动力学模拟的日冕系统，其中包括一个双极活动区嵌入在一个背景的全球偶极子场结构的太阳风。我们的模拟显示，多个磁重联事件发生之前和期间的CME爆发和行星际传播。除了建立通量绳的事件之外，开放场和CME之间的重联将闭合的日冕耦合到开放的行星际场。耀斑加速的粒子最初被捕获在日冕物质抛射中，因此可以沿着磁重联的尾迹进入开放的行星际磁场。这些3D结果与我们以前的计算之间的一个关键区别是，交换重联允许加速粒子从CME通量绳深处逃逸。我们估计的粒子逃逸通道的空间范围。耀斑加速和释放的高能粒子通过CME/开放场耦合之间的相对定时也被确定。我们的所有结果都比观测结果好。
2019-09-30 astro-ph.SR physics.space-ph
An Observationally Constrained Analytical Model for Predicting the Magnetic Field Vectors of ICMEs at 1 AU
我们报告了一个观测约束的分析模型，行星际通量绳模拟器（INFROS），用于预测行星际介质中日冕物质抛射（CME）的磁场矢量。INFROS的主要结构涉及使用从观测参数获得的近太阳通量绳特性，这些参数通过模型演变，以估计行星际日冕物质抛射（ICME）在任何日心距离处的磁场矢量。我们已经制定了一个新的方法，在INFROS纳入膨胀的性质和随时间变化的轴向磁场强度的通量绳在其通过航天器。作为概念的证明，我们提出了2013年4月11日发生的撞击地球的CME的案例研究。利用日冕物质抛射通量绳的近太阳性质，我们估计了宇宙飞船在1天文单位时撞击日冕物质抛射的磁矢量。预测的ICME的磁场分布显示出良好的协议与现场航天器所观察到的。重要的是，从模型预测获得的磁场（Bz）的向南分量的最大强度（10.5 $\pm$ 2.5 nT）与观测值（11 nT）一致。虽然我们的模型不包括ICME等离子体参数的预测，作为一个一阶近似，它显示了有前途的结果，在近实时的预测Bz的预测相关的磁暴的严重程度是至关重要的。与耗时且计算昂贵的MHD模型相比，这可能是一种简单的空间天气预报工具。
2019-12-07 astro-ph.SR physics.space-ph
A Helicity-Based Method to Infer the CME Magnetic Field Magnitude in Sun and Geospace: Generalization and Extension to Sun-Like and M-Dwarf Stars and Implications for Exoplanet Habitability
Patsourakos等人（Astrophys. J. 817，14，2016）和Patsourakos和Georgoulis（Astron. Astrophys. 595，A121，2016）介绍了一种方法来推断在太阳日冕和更远的行星际介质中的通量绳日冕物质抛射（CME）中的轴向磁场。该方法基于磁螺旋度守恒原理，使用太阳源区的相对磁螺旋度作为输入估计，以及相应的CME通量绳的半径和长度。该方法最初应用于圆柱形的力免费磁通绳，令人鼓舞的结果。我们在此将我们的框架沿着两条不同的路线延伸。首先，我们将我们的形式主义推广到几种可能的磁通绳配置（线性和非线性的力自由，非力自由，spheromak，和环面）调查的依赖性所产生的CME轴向磁场的输入参数和所采用的磁通绳配置。其次，我们将我们的框架推广到类太阳和活跃的M-矮星的超级耀斑。在定性意义上，我们发现地球可能不会经历严重的大气侵蚀磁层压缩，即使是爆发的太阳超级耀斑，其能量比目前观测到的最大的地球静止运行环境卫星（GOES）X级耀斑高约10^4倍。此外，最近发现的两颗与地球相似性指数最高的系外行星开普勒438 b和比邻星b似乎位于行星际日冕物质抛射（ICME）造成的大气侵蚀的禁止区域，除非它们拥有比地球高得多的行星磁场。
2017-07-12 astro-ph.SR
A Catalog of Interplanetary Coronal Mass Ejections Observed by Juno between 1 and 5.4 AU
我们使用磁场测量的朱诺号航天器编目和调查行星际日冕物质抛射（ICME）超过1 AU。在其巡航阶段，朱诺号在2011年9月至2016年6月期间在太阳风中度过了大约5年，提供了1至5.4 AU的行星际磁场（IMF）测量值。因此，朱诺号提供了自1990-2009年任务以来对超过1 AU的ICME属性进行统计分析的最新机会。我们的目录包括80个这样的ICME事件，其中32个包含相关的通量绳状结构。我们发现，磁通量绳的平均磁场强度的依赖性随着日心距离为$r^{-1.24 \pm 0.43}$ 1和5.4 AU之间，在很好的协议与以前的关系使用ICME目录计算在1000。我们将Juno星表与HELCATS星表相结合，创建了一个覆盖0.3-5.4 AU的ICME数据集。使用线性回归模型来拟合双对数图上的组合数据集，我们发现，在较小的日心距离处观察到的ICME的全球扩张速率与在1 AU以外观察到的ICME的全球扩张速率之间存在明显差异。在朱诺编目ICME提出了一个很好的基础，未来多航天器研究ICME的演变之间的内日光层，1 AU，和超越。
2021-11-22 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Pinching of ICME Flux Rope: Unprecedented Multipoint Observations of Internal Magnetic Reconnection during Gannon's Superstorm
研究利用多颗航天器观测2024年Gannon超级风暴，揭示ICME磁通量绳内部大尺度磁重联及其空间天气意义。
2025-08-30 astro-ph.SR physics.space-ph
Spectral properties of mesoscale fluctuations in interplanetary coronal mass ejections
University of Helsinki（赫尔辛基大学）；University of Alberta（阿尔伯塔大学）
研究行星际日冕物质抛射中尺度波动的光谱特性，用小波功率谱分析142个ICME区间，发现中尺度光谱斜率更平缓，波动有高交叉螺旋度、低压缩性等特点，慢风区间类似，表明ICMEs中尺度存在光谱狭窄的\(1/f\)范围。
2026-10-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Interplanetary Rotation of 2021 December 4 CME
结合多航天器观测与低日冕数值模拟，研究2021年12月4日CME的行星际旋转，揭示太阳风速度差异及CIR导致其磁通量绳轴取向改变。
2024-10-28 astro-ph.SR physics.space-ph
On-disc Observations of Flux Rope Formation Prior to its Eruption
日冕物质抛射（CME）是太阳活动的主要表现形式之一，可导致严重的空间天气效应。因此，至关重要的是要努力能够预测其发生。然而，CME形成和喷发的许多方面仍不清楚，包括磁通量绳是否在喷发开始前存在，以及导致CME发生的关键机制。在这项工作中，预爆发的日冕配置的活动区，产生了行星际日冕物质抛射与明确的磁通量绳结构在1 AU的研究。在爆发前两个小时的极紫外线（EUV）数据中出现了一个前向S S形（SOL 2012 -06-14），这被解释为在爆发前形成的右手通量绳的特征。耀斑带和EUV调光用于推断磁通绳足点的位置。这些位置，加上全球磁通量分布的观测结果，表明新出现的磁通量和预先存在的太阳黑子场之间的相互作用，在爆发前几天可能使日冕通量绳形成通过系绳切割样重连。成分分析表明，通量绳有日冕等离子体成分，支持我们的解释，通过磁重联在日冕中形成的通量绳。一旦形成，通量绳在作为CME爆发之前保持稳定2小时。
2017-03-31 astro-ph.SR
First analysis of in-situ observation of surface Alfvén waves in ICME flux rope
阿尔文波（AWs）在空间和天体物理等离子体中是不可避免的。它们在等离子体中发生的各种物理过程中的关键作用引发了对日地物理学的深入研究。模拟研究提出了沿圆柱形磁绳表面产生AWs，称为表面AWs（SAW）;然而，迄今为止，这种独特的波的观测验证一直难以捉摸。我们报告的第一个\textit{in-situ}观测SAW在行星际日冕物质抛射通量绳。我们应用瓦伦检验来识别它们。Elsasser变量被用来估计这些SAW的特性。它们可能被磁通绳足点的运动或等离子体磁云边界的不稳定性所激发。这里，表面对准的磁场中的等离子体密度或场强的变化可以触发SAW。
2023-02-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Numerical Simulation of the May 12, 1997 CME Event - the Role of Magnetic Reconnection
利用日冕磁流体动力学（MHD）模型，对1997年5月12日发生的日冕物质抛射（CME）及其与日冕磁场的相互作用进行了数值研究。环境太阳风稳态解是由光球磁场数据驱动的，而太阳爆发是通过在稳态解上叠加一个不稳定的通量绳得到的。在日冕物质抛射的初始阶段，核心磁绳与邻近的磁场重新连接，这有利于日冕物质抛射在低日冕中的横向扩展。磁通绳场也以击穿模型的方式与相反取向的上覆磁场重新连接。在这一阶段的喷发，模拟的日冕物质抛射逆时针旋转，以实现一个方向，这是在协议的行星际通量绳在1天文单位观察。日冕物质抛射的一个重要组成部分是扩展到行星际空间的，它包括一个旁瓣，主要是由于与覆盖场重连而产生的。在3小时内，重连有效地修改了CME的连接性，从最初的两个足点都扎根在活动区的情况下，一个足点被转移到安静的太阳，在一个显着的距离（$\approx 1R_\odot$）从原来的源区。当日冕物质抛射到达盔状流带的外缘时，由于与上覆的磁场相互作用而引起的膨胀和旋转停止，在盔状流带处，磁场在全球范围内组织起来。因此，模拟提供了一个新的观点的作用重联旋转的CME通量绳和运输的足迹，同时保持其核心结构。
2010-06-22 astro-ph.SR
Radial and angular evolution of magnetic cloud signatures in the turbulent solar wind: virtual spacecraft analysis
Università degli Studi di Firenze（佛罗伦萨大学）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）
通过高分辨率MHD模拟和虚拟航天器探测，研究膨胀、湍流和内部动力学对磁云特征的影响，发现膨胀控制MC角度范围，湍流决定磁绳在1AU处的非对称性，且MO特征仅当轴向磁场未被磁张力良好约束时出现。
2026-06-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Tracking magnetic flux and helicity from Sun to Earth -- Multi-spacecraft analysis of a magnetic cloud and its solar source
为了更好地理解行星际空间中磁场相关量的动态演化，特别是磁通量和螺旋度的动态演化，我们分析了太阳爆发事件引起的完整效应链。我们研究了2021年11月1日和11月2日起源于NOAA活动区（AR）12891的一系列相关事件（一个封闭的C4.5耀斑，一个无耀斑的暗条爆发和一个双峰M级耀斑）。我们推导出AR 12891的磁结构，使用体视和非线性无力（NLFF）磁场建模，使我们能够识别日冕磁通绳，并估计其轴向通量和螺旋度。此外，我们计算重联通量的基础上耀斑带状和日冕变暗的遥感图像签名。通过与太阳轨道飞行器和近地航天器的原位测量结果相比较，我们可以得出行星际日冕物质抛射（ICME）演化的结论。后者是通过应用几何拟合技术（分级圆柱壳建模; GCS）和行星际传播模型（基于阻力的整体建模; DBEM）ICME的援助。NLFF模型表明，主机AR的磁结构的形式左手（负螺旋度）剪切拱廊/通量绳达到8-10毫米以上的光球水平的高度，在密切的协议与相应的立体估计。GCS和DBEM模拟结果表明，磁绳在行星际空间中以自相似的膨胀方式传播。在太阳源区域的磁重联处理的磁通量和螺旋度的比较和各自的预算的MC表明相当大的贡献，从喷发过程中，虽然爆发前的预算出现的相关性。
2022-10-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Uncovering Erosion Effects on Magnetic Flux Rope Twist
磁云（MC）是由太阳爆发产生的包含大尺度磁通量绳的瞬态结构。磁场线绕绳轴的扭曲揭示了磁绳形成过程和地球有效性的信息。在传播过程中，MC通量绳可能会通过与周围的太阳风重新连接而被侵蚀。任何侵蚀都会降低绳索的磁通量和螺旋度，并改变其横截面扭转轮廓。这项研究涉及的扭曲配置文件中观察到的MC通量绳在1 AU的MCs在行星际空间所经历的侵蚀量。分析了与日冕中爆发后拱廊清晰出现相关的两个确定的MC通量绳的扭曲轮廓。为了推断侵蚀量，估计了太阳大气中绳索的磁通量含量，并与1 AU的估计值进行了比较。第一个MC显示从轴到周边的单调减小的扭曲，而第二个显示在轴处的高扭曲，在边缘附近的上升扭曲，以及在两者之间的较低扭曲。第一个MC显示了太阳和1 AU之间的磁通量的较大减少，这表明比第二个MC中看到的侵蚀更多。在第二个云中，绳边缘的上升扭曲可能是由于具有相对高扭曲的覆盖日冕场线的包络，由低日冕中爆发的通量绳下方的重联形成。由于侵蚀程度较低，这个高扭曲的包层从太阳到1天文单位几乎保持完整。相比之下，第一个云的高扭曲包层可能在达到1 AU时已经通过侵蚀完全剥离。
2021-04-08 astro-ph.SR
An Analytical Diffusion-Expansion Model for Forbush Decreases Caused by Flux Ropes
我们提出了一个分析扩散膨胀Forbush减少（FD）模型ForbMod的基础上广泛使用的方法，最初空的，封闭的磁结构（即磁通绳），填充缓慢的垂直扩散的粒子。该模型仅限于解释行星际日冕物质抛射（ICME）的磁结构所引起的低气压。我们使用远程CME观测和三维重建方法（分级圆柱壳法）来约束FD模型的初始边界条件，并考虑到CME的演化特性，将磁通绳膨胀。几个磁绳膨胀模式被认为是，这可能会导致不同的FD特性。在一般情况下，该模型是定性与观察一致，而定量协议取决于扩散系数和膨胀性能（扩散和膨胀的相互作用）。进行了一项病例研究，以解释2014年5月30日观察到的FD。所观察到的FD拟合得很好，ForbMod的所有膨胀模式，仅使用扩散系数作为自由参数，其中扩散参数被发现对应于预期的值范围。我们的研究表明，在一般情况下，该模型是能够解释的全球性质的FD所造成的FR，因此可以用来帮助理解潜在的物理案例研究。
2018-05-02 astro-ph.SR
Helicity transport from solar convection zone to interplanetary space
磁螺旋度是描述磁场拓扑的一个物理量。它也是一个守恒量，因为Berger在1984年证明，即使在快速磁重联的情况下，日冕中的总磁螺旋度仍然是守恒的。一般认为，太阳磁场及其螺旋度是由各种发电机过程在对流区产生的。这些场和螺旋度通过光球层传输到日冕，并通过各种过程如日冕物质抛射（CME）和太阳风释放到行星际空间。在这里，我将简要回顾一下我们最近的工作，首先是光球上的螺旋度观测，以及如何通过发电机模型来理解这些观测。我将主要讨论日冕中磁螺旋度积累的可能后果，即磁通量绳的形成，日冕物质抛射作为日冕演化的不可避免的产物而发生，以及作为日冕物质抛射触发器的磁通量涌现。最后，我将讨论行星际空间中的磁场以何种形式容纳太阳发电机过程不断产生的大量磁螺旋度。
2012-11-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Visualizing the Magnetic Structure in Interplanetary Coronal Mass Ejections with ATHARV
Indian Institute of Science (IISc)（印度科学研究所）；Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences (ARIES)（阿里亚巴塔观测科学研究所）；Mahatma Jyotiba Phule Rohilkhand University（马哈特玛·乔蒂巴·普尔罗希尔坎德大学）；Indian Institute of Technology Delhi（德里印度理工学院）；Indian Institute of Space Science and Technology (IIST)（印度空间科学与技术学院）；IISER Kolkata（加尔各答印度科学教育研究所）
本文介绍了一种名为ATHARV的分析工具，通过将原位时间序列测量重映射到空间坐标，并结合多点观测，揭示了ICME内部磁场的三维结构和不均匀性。
2026-06-01 astro-ph.SR
Observable effects of Interplanetary Coronal Mass Ejections on ground level neutron monitor counting rates
在这项工作中，非经常性的福布什减少（FD）触发的冲击驱动行星际日冕物质抛射（ICME）的通道进行了分析。已经研究了59个ICME，但其中只有25%与FD相关。我们发现，冲击驱动磁云（MC）产生更深的FD比冲击驱动喷出物。这一事实可以解释关于中子监测器（NM）计数率和MC/喷出物的速度和其相关的刚性下降之间观察到的增长趋势。MC比喷出物更快，并且具有更高的相关刚性。此外，ICME的减速似乎是产生FD的一个原因，这可以从NM计数率和减速之间的下降趋势中推断出来。这可能意味着从日冕到地球的ICME与太阳风之间的相互作用对产生更深的FD起着重要作用。最后，我们得出结论，没有磁绳拓扑的喷出物是不太有效的解开FD。
2013-02-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
First Taste of Hot Channel in Interplanetary Space
热通道（HC）是由\textit{Solar Dynamics Observatory}上的大气成像组件（AIA）首次揭示的内日冕高温（$\sim$ 10 MK）结构。HC的爆发常与耀斑和日冕物质抛射有关。以往的研究表明，HC是一个很好的替代磁通量绳（MFR）的内日冕，除了另一个众所周知的MFR候选者，有一个正常的日冕温度（$\sim$ 1-2 MK）的磁共振腔结构。本文报道了HC爆发引起的行星际日冕物质抛射中的高温结构（HTS，$\sim$ 1.5 MK）。根据对双向电子、高温高密度、强磁场以及激波、鞘层和等离子体堆积区的观测，我们认为高温超导体是HC的行星际对应体。高温超导体的尺度约为14 R $_\odot$，即使在1 AU处也保持着比背景太阳风高得多的温度。它与典型的磁云（MC）有很大的不同，后者通常具有更低的温度。我们的研究表明，在HC前面存在一个共转相互作用区，形成一个磁容器，抑制HC膨胀和冷却到低温。
2015-02-16 astro-ph.SR
Influence of the Deformation of Coronal Mass Ejections on Their In-Situ Fitting with Circular-Cross-Section Flux Rope Models
本研究通过2.5维MHD模拟，发现CME形变导致圆形截面磁通量绳模型低估轴向磁通量，但极向磁通量拟合不受影响。
2025-02-28 astro-ph.SR physics.space-ph
MHD modeling of a geoeffective interplanetary CME with the magnetic topology informed by in-situ observations
本研究开发了内日球层MHD模型GAMERA-Helio，结合Gibson-Low模型模拟2010年4月3日地效CME的传播，利用原位观测约束磁拓扑，成功再现了磁场分量的部分变化，并确定了磁通绳的东西向取向。
2024-05-20 astro-ph.SR physics.space-ph
Eruption and propagation of twisted flux ropes from the base of the solar corona to 1 au
行星际日冕物质抛射（ICME）起源于我们恒星大气层中复杂磁性结构的爆发。确定ICME的一般性质及其与太阳风相互作用的核心物理过程是一项艰巨的任务，特别是仅使用一维原位剖面。因此，这些现象仍然没有得到很好的理解。在这项研究中，我们模拟了一组磁通绳的传播，以了解一些发生在ICME传播过程中的物理过程，如它们的生长或旋转。我们提出了一套磁通绳在一个简化的太阳风的传播模拟。我们考虑不同的磁场强度和大小在喷发的开始，并表征其影响的性质的磁通绳在其传播过程中。我们使用三维MHD模块的PLUTO代码的自适应网格细化网格。磁绳传播过程中的磁场演化符合现场观测的演化规律。我们还模拟了航天器在地球上测量的原位剖面，并与统计研究的结果进行了比较。我们发现在这些研究中获得的模拟原位配置文件和典型的配置文件之间有很好的匹配。在其传播过程中，通量绳与风的磁场相互作用，但在用合成卫星交叉点进行分析时，仍然显示出ICME的真实特征。我们还表明，磁通绳具有不同的形状和方向，可以导致类似的一维交叉。这保证了在使用一维交叉提取ICME的磁拓扑时要小心。
2022-11-04 astro-ph.SR
Writhed Analytical Magnetic Flux Rope Model
行星际日冕物质抛射（ICME）中的磁云观测通常可以用磁绳模型来描述。大多数这些假设或者是圆柱形或环形几何形状。在某些情况下，这些模型也能够考虑非轴对称横截面，但它们通常都假设轴向不变性。可以预期，任何ICME及其通量绳将由于诸如太阳风的影响而沿其轴线变形。在这项工作中，我们的目标是开发一个书面分析的磁通量绳模型，该模型使我们能够分析描述具有不同曲率和扭转的磁通量绳结构，以便我们不再受到圆柱形或环形几何形状的限制。在我们模型的第一次迭代中，我们将只关注恒定大小的圆形横截面。我们描述我们的磁绳几何参数化磁绳轴和平行运输框架。在总轴向磁通量守恒的假设下，推导出轴向和极向磁场分量的表达式。我们找到了一个完整的类的可能的解决方案，不同的集成常数的选择，并提出了一个具体的例子的结果。一般情况下，我们发现当几何形状偏离圆柱或圆环时，磁场的扭曲会发生局部变化。这种新的方法也使我们能够产生完全新的类型的原位磁场轮廓强烈偏离所产生的圆柱或环形模型。
2022-12-02 astro-ph.SR physics.space-ph
3D Reconstruction and Interplanetary Expansion of the 2010 April 3rd CME
我们分析了2010年4月3日日冕物质抛射使用航天器日冕图像在不同的有利位置（SOHO，STEREO-A和STEREO-B）。我们进行了三维重建的磁通绳和冲击使用的分级圆柱壳（GCS）模型计算CME的运动学和形态参数（如速度，加速度，半径）。所得到的结果与经验模型描述的膨胀的日冕物质抛射半径在日光层和比较风航天器的原位测量：日冕物质抛射被发现向地球线性扩展。最后，我们将这一事件与SOHO航天器上的EPHIN仪器探测到的银河宇宙线（GCR）通量的减少（称为福布什减少（FD））联系起来。我们使用分析扩散膨胀模型（ForbMod）来计算磁场幂律指数，获得的值约为1.6，从而估计起始磁场约为0.01 G，轴向磁通量约为5x 1 E20 Mx（15.6 Rsun）。
2019-04-11 astro-ph.SR physics.space-ph
Does the spacecraft trajectory strongly affect the detection of magnetic clouds?
磁云（MC）是行星际日冕物质抛射（ICME）的一个子集，其中检测到磁通量绳。没有探测到磁绳的MCs和ICME之间的差异是内在的还是由于观测偏差造成的？由于航天器与MC轨迹没有关系，MC的频率分布相对于航天器到MC轴的距离预计是近似平坦的。然而，Lepping和Wu（2010）证实，它是估计的碰撞参量的强递减函数。对于较大的碰撞参量，磁通绳是否更常未被检测到？为了回答上述问题，我们探索了磁绳模型的参数空间，特别是纵横比，边界形状和电流分布。通过将圆形线性无力场拟合到沿模拟交叉点计算的磁场，将所提出的模型分析为MC。我们发现，磁通绳内的扭曲的分布，由于太低的磁场旋转角度或幅度的非检测只有微弱的影响与碰撞参量的MCs的预期频率分布。然而，估计的碰撞参量越来越偏向于较低值，因为磁通绳截面与交叉轨迹正交地更长。所观察到的MCs分布是磁通绳截面平均变平的自然结果，变平的系数为2至3，这取决于磁扭曲分布。然而，在1天文单位处的较快MCs（V>550 km/s）呈现出MCs与碰撞参量的几乎均匀分布，这与圆形通量绳相一致，而与较慢的MCs相反。我们的结论是，大多数的非MC ICME遇到的通量绳以外或附近的腿区域，或者他们不包含任何。
2012-11-22 astro-ph.SR
Integration of a CME Flux Rope Model with Magnetic Field Draping in Heliospheric Simulations
Department of Physics, University of Helsinki（赫尔辛基大学物理系）
该研究在EUHFORIA中实现新型FROST通量绳模型，融合磁场 draping 效应，通过模拟2013年4月11日CME事件验证其可显著提升ICME磁场预测精度，助力空间天气预报。
2026-10-14 astro-ph.SR
Dynamical evolution of a magnetic cloud from the Sun to 5.4 AU
磁云（MC）是行星际日冕物质抛射（ICME）的一个特殊子集，形成大尺度的磁通量绳。在这项工作中，我们分析了一个特定的MC（1998年3月观察到）使用{ \it原位}的两个航天器的意见大致对准太阳，第一个在1 AU的太阳和第二个在5.4 AU。我们研究了MC膨胀，随之而来的磁场强度和质量密度的下降，以及所谓的全球理想MHD不变量的可能演变。我们描述的MC在这两个航天器使用不同的模型和计算相关的全球性的数量（磁通量，螺旋度和能量）在两个日光距离的磁配置。我们还将这个结构追溯到太阳，以便找到它的太阳源。我们发现在5.4AU处磁绳发生了明显的畸变。然而，我们能够在磁绳中心被越过之前分析数据，并将其与1 AU的观测结果进行比较。从观察到的磁场和质量密度的衰减，我们量化如何各向异性的膨胀，以及随之而来的变形的通量绳有利于横截面的纵横比在5.4 AU的$\approx 1.6$（较大的方向垂直于太阳的径向方向）。我们量化的理想MHD不变量和磁能在这两个位置，并发现，不变量几乎是保守的，而磁能衰减预期的膨胀率found. The使用的MHD不变量连接结构在太阳和行星际介质的支持，这多航天器的研究结果。我们还得出结论，当地的无量纲膨胀率，这是计算从一个单一的航天器观测到的速度剖面，是非常准确的预测通量绳在太阳风的演变。
2011-08-03 astro-ph.SR physics.space-ph
On the utility of flux rope models for CME magnetic structure below 30$R_{\odot}$
我们对Lynch等人（2019）磁流体动力学（MHD）模拟全球范围内360度宽的流光井喷日冕物质抛射（CME）喷发期间产生的三维磁通量绳结构进行了全面分析。我们创建固定和移动的合成航天器，通过不同区域的磁通绳日冕物质抛射产生的MHD变量的时间序列。我们的移动航天器轨迹是根据帕克太阳探测器过去遭遇7和9以及未来遭遇23的空间坐标推导出来的。每个合成的时间序列，通过模拟通量绳喷出物是适合三个不同的原位通量绳模型，通常用于表征大规模的，相干的磁场旋转观察到的行星际日冕物质抛射（ICME）的一个显着的分数。我们提出了每一个在现场磁绳模型适合模拟数据，并讨论了模型之间的相似性和差异，适合和MHD模拟的磁绳空间方向，场强和旋转，膨胀剖面，和磁通量内容。我们比较原位模型的性能与经典的双极和单极ICME磁绳配置以及更有问题的配置文件，如具有显着的径向分量的磁绳轴方向或配置文件获得大碰撞参量的MHD数据计算。我们发现，在现场磁通绳拟合结果的经典配置文件和有问题的配置文件的结果之间的差异大得多的协议。我们还研究了一个子集的磁通绳模型和量化的洛伦兹力的MHD喷出物的间隔内的力免费的假设。我们的结论是，在现场磁通绳模型一般是一个体面的近似场结构，但所有的警告与现场磁通绳模型仍将适用…
2022-05-04 astro-ph.SR physics.space-ph
Small-scale flux ropes in ICME sheaths
行星际日冕物质抛射（ICME）鞘区是由上游的太阳风由于ICME的传播和膨胀而偏转和压缩形成的。因此，在太阳风中发现的小尺度通量绳可以被扫入ICME驱动的鞘区。它们也可以通过一系列过程在鞘内局部产生。本文应用小波分析方法得到了归一化约化磁螺旋度、归一化交叉螺旋度和归一化剩余能量，并利用它们识别了Wind航天器在近地太阳风中观测到的55个ICME驱动鞘区中的小尺度通量绳和Alfvén波。分别针对$10^{-2} - 10^{-4}$ Hz之间的三个不同频率范围研究其发生。我们发现，小规模的通量绳更常见于ICME鞘比在上游风，这意味着他们至少在一定程度上积极产生的鞘，而不仅仅是从上游风压缩。阿尔文波在上游风和鞘层中出现得更均匀。这项研究还表明，虽然最高频率（最小规模）的通量绳发生相对均匀的鞘，较低频率（最大规模）的通量绳峰值附近的ICME的领先优势。这表明它们可能有不同的物理起源，ICME前缘附近的过程对于产生更大规模的种群很重要。
2022-08-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A new technique to provide realistic input to CME forecasting models
我们报告的技术来构建一个通量绳（FR）在太阳喷发数据。该技术涉及视线磁场，喷发后的拱廊在日冕，和白光日冕物质抛射（CME），使FR的几何和磁特性，可以完全定义除了运动学特性。我们把这个FR称为FRED（Flux Rope from Emursion Data）。我们说明了FRED建设使用2012年7月12日爆发和比较的FR的日冕和行星际性质。结果表明，FRED输入应有助于作出现实的预测的FR磁场在日光层的组成部分。
2017-11-21 astro-ph.SR
Eruption and Interplanetary Evolution of a Stealthy Streamer-Blowout CME Observed by PSP at ${\sim}$0.5~AU
流爆发日冕物质抛射（SBO-CME）是太阳活动极小期CME的主要形式。虽然它们通常速度缓慢，缺乏清晰的低日冕信号，但它们可以引起地磁风暴。借助外推的日冕场和远距离观测的离边低日冕，我们研究了一个SBO-CME的启动之前，连续的CME爆发符合一个多阶段的同情突破的情况。从内日球层帕克太阳探测器（PSP）的观测，很明显，SBO-CME是与日球层磁场和等离子体片结构的相互作用，覆盖在CME通量绳。我们估计，$18 \, \pm \, 11\%$的日冕物质抛射的方位磁通量已被侵蚀通过磁重联，这种侵蚀开始后，日光层距离${\sim}0.35$ AU从太阳达到。这项观测研究对于理解SBO-CME的起源及其与日光层环境的相互作用具有重要意义。
2022-05-16 astro-ph.SR physics.space-ph
Determining the Intrinsic CME Flux Rope Type Using Remote-sensing Solar Disk Observations
空间天气研究的一个关键目标是能够利用对太阳大气的遥感观测来延长预测日冕物质抛射地球效应的准备时间。为了实现这一点，必须知道CME离开太阳时的磁结构。在这篇文章中，我们解决这个问题，通过开发一种方法来确定的内禀磁通绳类型的日冕物质抛射只从太阳盘的观测。我们使用几个众所周知的代理的磁螺旋度符号，轴的方向，和轴向磁场方向来预测行星际磁绳的磁结构。我们提出了两个案例研究：2011年6月2日和2012年6月14日的日冕物质抛射。这两个事件都是从一个活跃的地区爆发的，尽管有明确的原地对应物，但它们的喷发特征相对复杂。第一个事件与一个活动区灯丝，爆发在两个阶段，而另一个事件的爆发起源于一个相对较高的日冕高度和源区没有特点的灯丝的存在。我们的磁螺旋符号代理包括磁舌，软X射线和/或EUV S形，日冕拱廊偏斜，灯丝发射和吸收线程，以及灯丝旋转的分析。由于喷发后弧的倾斜度尚不清楚，我们使用极性反转线的倾斜度来确定磁绳轴的方向，并使用日冕变暗来确定磁绳足点，从而确定轴向磁场的方向。在拉格朗日点L1的估计的内禀磁绳结构的比较表明，与预测的一个很好的协议。我们的研究结果突出了通量绳类型的确定技术，特别是有用的活跃地区爆发，大多数地球有效的日冕物质抛射起源。
2017-01-30 astro-ph.SR
Exploring the biases of a new method based on minimum variance for interplanetary magnetic clouds
磁云（MC）是从太阳喷射出来的扭曲的磁性结构，由现场仪器探测。它们通常被建模为通量绳（FR）。FR全局特性的确定需要估计FR轴取向。其中最小方差（MV）方法是最灵活的，其特点是只有很少的假设。然而，与其他方法一样，MV也存在偏差。我们的目标是调查的方法的限制，并将其扩展到一个偏差较小的方法。我们首先确定了偏差的起源，通过测试MV方法的圆柱和椭圆模型的时间扩展可比的MC中观察到的。然后，我们开发了一种改进的MV方法来减少这些偏差。在与许多以前的出版物相比，我们发现，MV特征值的比率是不是一个可靠的指标，导出FR轴方向的精度。接下来，我们强调FR边界的重要性，因为它们强烈影响推导的轴方向。我们改进了MV方法，规定在最接近FR轴之前和之后应存在相同数量的方位通量。我们强调的重要性，同时找到FR轴方向和平衡的磁通量对应的边界的位置，以尽量减少推导FR轴方向的偏差。这种方法也可以定义一个内部磁通平衡的子FR。我们表明，MV的结果是少得多的偏见时，这个子FR的大小的妥协。对于弱非对称场时间分布，改进的MV提供了一个很好的确定FR轴方向。主要的剩余偏差是中等的（低于6度），主要存在于磁通绳轴和垂直于太阳-地球方向的平面之间的角度上。
2018-09-03 astro-ph.SR physics.space-ph
Identification of Magnetic Flux Ropes from Parker Solar Probe Observations during the First Encounter
帕克太阳探测器（PSP）在其第一次绕日轨道运行期间观测到了行星际日冕物质抛射（ICME）事件以及许多其他事件。这一事件进行了分析，通过应用小波分析技术，以获得减少磁螺旋度，交叉螺旋度，和剩余能量，其中前两个是磁流体力学（MHD）不变量。结果表明，ICME作为一个大尺度的磁通量绳，具有很高的磁螺旋度，很低的交叉螺旋度，以及很高的负剩余能，从而指向一个磁涨落主导的结构.使用同样的技术，我们还搜索了2018/10/22--2018/11/21期间的小尺度相干磁通量绳结构，这是太阳风中准二维MHD湍流所固有的。从PSP现场航天器测量中确定了持续时间在8到300分钟之间的多个结构。这些结构的位置和规模的特点是归一化约化磁螺旋度，归一化交叉螺旋度和归一化剩余能量的小波频谱图。输运理论认为，这些小尺度磁通量绳可能有助于加速带电粒子通过磁重联过程，这些结构的耗散可能是重要的了解日冕加热过程。
2019-12-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Forward modeling of coronal mass ejection flux ropes in the inner heliosphere with 3DCORE
预测太阳风暴的地磁效应，被称为日冕物质抛射（CME），目前严重限制了我们无法预测的磁场配置在CME磁芯和通过其三维结构的单个航天器轨迹的观测效果。日冕物质抛射的磁通量绳可以通过强而稳定的指向南方的磁场，导致对地球磁层能量输入的持续强迫。在这里，我们展示了一种新的方法来预测向南的领域Bz的CME通量绳的概念验证的方式。它结合了CME磁绳磁场（三维日冕磁绳抛射或3DCORE）与太阳观测和沿日地线的原位磁场数据的一种新的半经验模型。这些是信使号飞船在2013年7月9日至13日为CME事件提供的。3DCORE是第一个这样的模型，其中包含三维磁通绳磁场的行星际传播和演变、合成航天器的观测和地磁活动指数的预测。对比太阳观测和日冕观测，可以看出日冕中左旋爆发的CME通量绳有一个30度的逆时针旋转和20度的偏转角。计算出的Dst与观测到的Dst极小值及其时间演化相匹配，但结果对CME轴方向高度敏感。我们讨论的假设和限制的方法原型和它的潜力，实时空间天气预报和日光层数据解释。
2018-02-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Peculiar ICME Event in August 2018 Observed with the Global Muon Detector Network
我们证明了高能宇宙射线的全球观测有助于理解2018年8月引起磁暴的大规模磁通量绳的独特特征。2018年8月25日发生弱行星际冲击后，一条磁通量绳引发了一场意想不到的大磁暴。这可能是因为这一事件成为地球效应，因为磁通绳伴随着一个共转的相互作用区，并被高速太阳风压缩后的磁通绳。事实上，正如预期的那样，在磁绳内部的宇宙射线数据中观察到了福布什减少，并且在磁绳的后缘附近也观察到了超过激波前未调制水平的宇宙射线密度显著增加。宇宙射线密度的增加可以解释为磁绳后缘附近的宇宙射线的绝热加热，因为共转相互作用区域阻止了磁绳的自由膨胀，并导致后缘附近的压缩。在宇宙射线密度增加期间，宇宙射线密度也产生了东北方向的空间梯度，这表明后缘附近的加热中心位于地球的东北部。这是一个最好的例子，表明高能宇宙射线的观测为我们提供了只能从宇宙射线测量中获得的信息，以观测约束日冕物质抛射与环境太阳风之间相互作用的三维宏观图像，这对于预测大磁暴至关重要。
2021-01-19 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Identifying Flux Rope Signatures Using a Deep Neural Network
The Catholic University of America（美国天主教大学）；ADNET Systems Inc.（ADNET系统公司）；Universidad de Málaga（马拉加大学）；ASTRA, LLC.（ASTRA有限责任公司）
行星际日冕物质抛射（ICMEs）的内部磁场结构是当前空间天气学面临的主要挑战之一。目前，观测到的单调和相干的磁位形与航天器穿过具有螺旋磁场线拓扑结构的大通量绳的结果相关联。这种排列的分类对于预测地磁扰动是必不可少的。因此，分类依赖于ICME的内部结构是组织良好的磁通量绳的假设。本文应用机器学习和当前物理磁绳分析模型来识别和进一步理解ICME的内部结构。我们训练了一个图像识别人工神经网络与分析磁通绳数据，从一个圆柱形（圆形和椭圆形横截面）模型内的许多可能的轨迹的范围内生成。然后，根据1995-2015年期间从WIND观测到的ICME对训练的网络进行了评估。本文中开发的方法可以正确地分类84%的简单的真实情况下，并有76%的成功率扩展到一个更广泛的集与5%的噪声应用时，虽然它确实表现出有利于积极的磁通绳分类的偏见。作为迈向可推广的分类和参数化工具的第一步，这些结果显示出希望。随着进一步的调整和完善，我们的模型提出了一个强大的潜力，演变成一个强大的工具，用于识别磁通绳配置从原位数据。
2020-08-30 astro-ph.IM astro-ph.SR cs.LG
Data-constrained Model for Coronal Mass Ejections Using Graduated Cylindrical Shell Method
日冕物质抛射（CME）是极端空间天气条件的主要驱动力，这是我们现代技术依赖社会严重关切的问题。发展数值方法模拟日冕物质抛射的产生和通过行星际空间的传播是我们预测日冕物质抛射到达地球的时间及其地球效应的能力的重要一步。在本文中，我们利用一个数据约束的吉布森-低（GL）磁绳模型来产生CME。我们推导出的几何形状的初始GL磁绳使用的分级圆柱壳（GCS）方法。这种方法使用STEREO A & B Cor 1/Cor 2和SOHO/LASCO C2/C3日冕仪的多个视角来确定CME通量绳的大小和方向，因为它开始从太阳爆发。将产生的磁绳插入SDO/HMI视磁图数据驱动的准稳态全球磁流体动力学（MHD）背景太阳风流中，并立即爆发。与多尺度流体动力学模拟套件（MS-FLUKSS）代码得到的数值结果进行了比较，特别是在CME速度，加速度和磁场结构方面的STEREO和SOHO/LASCO日冕观测。
2018-07-14 astro-ph.SR physics.space-ph
