Evolution of an Alfvén Wave-Driven Proton Beam in the Expanding Solar Wind
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Institute for Fusion Studies（聚变研究所）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）
本文通过模拟研究了日风中由阿尔芬波非线性驱动的质子束演化，揭示了动能不稳定性在质子束漂移中的作用，并探讨了非线性阿尔芬波动力学与扩展效应的相互作用对日风动力学的影响。
2026-01-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph 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
Stochastic Heating, Differential Flow, and the Alpha-to-Proton Temperature Ratio in the Solar Wind
我们扩展了以前的理论，随机离子加热占沿磁场的离子运动。假设随机加热是主要的离子加热机制，我们推导出一个解析表达式的离子质子垂直温度比在太阳风的任何离子种类。该表达式描述了该温度比如何取决于离子沿磁场方向的平均速度以及平行质子压力与磁压力的比率。我们比较我们的模型与以前发表的测量α粒子和质子的风航天器。我们发现，随机加热提供了一个很有前途的解释，这些测量时，分数交叉螺旋度和阿尔芬比在质子gyroradius尺度的值，是广泛一致的太阳风测量。
2013-07-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Fully Kinetic Simulations of Proton-Beam-Driven Instabilities from Parker Solar Probe Observations
本研究针对帕克太阳探测器观测到的含各向异性束流的质子速度分布函数，通过2.5维全动理学模拟探究其稳定性，揭示了质子束不稳定性触发的快磁声模与束流质子的共振加热机制。
2024-10-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
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
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
Predicted Impacts of Proton Temperature Anisotropy on Solar Wind Turbulence
在弱碰撞太阳风中测量的粒子速度分布经常被发现是非麦克斯韦分布的，但是这些非麦克斯韦分布如何影响太阳风中的等离子体湍流物理仍然没有答案。使用数值解的线性色散关系的碰撞无等离子体的双麦克斯韦质子速度分布，我们提出了一个统一的框架，为四个质子温度各向异性不稳定性，确定相关的稳定本征模，突出不稳定区域的波矢空间，并提出了不断增长的本征函数的属性。从这个框架中获得的物理直觉的基础上，我们解决质子温度各向异性如何影响的\Alfvenic波动的非线性动力学的主导级联的能量从大到小的尺度和如何由质子温度各向异性不稳定性驱动的波动相互非线性相互作用，并与大尺度级联的波动。我们发现大尺度级联的非线性动力学对质子温度各向异性不敏感，并且不稳定性驱动的涨落不太可能引起大尺度级联的不稳定性驱动的涨落或湍流涨落的显著非线性演化.
2015-03-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Inverse Velocity Dispersion of Solar Energetic Protons Observed by Solar Orbiter and Its Shock Acceleration Explanation
本研究基于Solar Orbiter观测的10个太阳高能质子事件，发现了反速度色散（IVD）现象，并提出激波扩散加速是导致高能质子延迟到达的主导机制，同时创新性地确定了激波加速过程中的物理条件和时间尺度。
2025-07-01 astro-ph.SR physics.plasm-ph 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
Observations of Switchback Chains in a Double Solar Proton Event
研究利用Parker Solar Probe观测一次含两次CME的太阳质子事件，检验交换重联引发磁性折返的假说，并提出相应等离子体形成模型。
2024-07-01 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Local proton heating at magnetic discontinuities in Alfvenic and non-Alfvenic solar wind
利用Parker Solar Probe观测与2.5D混合模拟，研究了Alfvénic与非Alfvénic太阳风磁场间断处的局地质子加热，发现两类风中小尺度结构分别优先增强$T_\parallel$与$T_\bot$，并揭示了不同质子束流的形成机制。
2023-09-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
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
Turbulent Proton Heating Rate in the Solar Wind from $5$ to $45~R_{\odot}$
到目前为止，已使用各种遥感观测来探测太阳风的湍流特性。利用1952 - 2013年蟹状星云角增宽观测得到的密度调制指数，利用动力学$\rm Alfv\acute{e}n$波色散方程测量了太阳风质子加热。在日心距离5 - 45 $\rm R_{\odot}$范围内，估计的加热率从$\approx 1.58 \times 10^{-14}$到$1.01 \times 10^{-8} ~\rm erg~ cm^{-3}~ s^{-1}$不等。此外，我们发现，加热率随太阳活动周期的密度调制指数的相关性。使用最近发射的帕克太阳探测器观测到的（计划中距离太阳中心最近的近日点$\rm 9.86~ R_{\odot}$）现场测量（例如，电子/质子密度、温度和磁场）得出的模型在精确估计湍流加热率方面是有用的。此外，我们将我们的加热速率估计与以前报道的遥感和原位观测结果进行了比较。
2021-04-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The Statistical and Numerical Study of the Longitudinally Asymmetric Distribution of Solar Proton Events Affecting the Earth Environment of 1996-2011
大规模太阳质子事件影响着日地空间环境，是空间天气研究的一个重要方面。对1996-2011年的78个太阳质子事件进行了统计分析，发现在1 AU附近观测到的太阳质子事件的耀斑源存在纵向不对称分布，即观测者的磁场线脚点与耀斑源的经度间隔相同，位于观测者的标称磁足点东侧的源所产生的太阳质子事件的数量远大于位于西侧的源所产生的太阳质子事件的数量。为了对这种纵向非对称分布现象给出数值解释，提出了一个完整的太阳高能粒子（SEP）在三维Parker行星际磁场中传播的模型计算.我们发现太阳质子事件的纵向不对称分布是由于帕克行星际磁场拓扑结构中东西方位角的不对称性以及垂直扩散对日球层中SEP输运的影响。我们的研究结果对了解日地关系和空间天气预报都有价值。
2015-02-09 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.geo-ph
The polytropic behavior of Solar Wind protons as observed by Ulysses spacecraft during Solar minimum
本研究利用Ulysses航天器数据，分析太阳极小期太阳风质子的多方过程，发现平均多方指数约1.4，表明亚绝热行为，且该指数不依赖太阳风速度，并随日心距离和纬度略有变化。
2022-12-29 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
Global Prompt Proton Sensor Network: Monitoring Solar Energetic Protons based on GPS Satellite Constellation
全球定位系统卫星上的高能粒子仪器构成了一个强大的全球瞬发质子传感器网络，为监测和确定以地球为目标的太阳高能质子的特征提供了前所未有的机会。全球定位系统星座的中地球轨道具有独特的优势，可以从开放和封闭场线区域的多个点同时测量太阳高能质子。通过研究太阳质子事件的两个示例间隔，我们在这项研究中展示了如何准备、校准和利用GPS质子数据来揭示太阳质子的重要特征，包括它们的来源、行星际冲击的加速/散射、这些冲击撞击地球时的相对位置、太阳粒子锋的形状、太阳质子进入动态地磁场的情况，以及能量和空间中随时间变化的质子分布。通过与Van Allen Probes资料的比较，进一步证明了GPS质子观测不仅可用于定性监测太阳质子动力学，而且可用于定量科学研究，包括确定截止L壳层。我们的研究结果表明，这个GPPSn可以与其他现有的太阳质子监测器联手，并有助于观察，预警，理解和最终预测即将到来的太阳高能质子事件。
2020-01-08 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
Parallel-propagating Fluctuations at Proton-kinetic Scales in the Solar Wind are Dominated by Kinetic Instabilities
我们使用磁螺旋度来解释质子动力学尺度下的太阳风波动。对于第一次，我们分开的贡献螺旋度波动传播的角度准平行和倾斜的本地平均磁场，$\mathbf{B}_0$。我们发现准平行涨落的螺旋度与质子温度各向异性不稳定性和$α$粒子与质子之间存在相对漂移驱动的Alfvén离子回旋和快磁声哨声模式一致。我们还发现斜向涨落的螺旋度对质子温度各向异性的依赖性很小，并且与各向异性湍流级联的涨落一致。我们的结果表明，在质子动力学尺度的平行传播的波动在太阳风的质子温度各向异性不稳定性，而不是湍流级联占主导地位。我们还提供了证据表明，在这些尺度上的波动行为是独立的起源和宏观性质的太阳风。
2019-10-15 physics.plasm-ph 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
The Solar Electron and Proton Telescope aboard STEREO -- understanding proton spectra
日地关系天文台上的太阳电子和质子望远镜（SEPT）旨在提供具有良好能量和时间分辨率的高能电子和质子的三维分布。每个SEPT仪器由两个双端磁铁/箔粒子望远镜组成，可以干净地分离和测量能量范围从30 keV到400 keV的电子和60 keV到7000 keV的质子。非旋转航天器的各向异性信息由两个独立但相同的仪器提供：SEPT-E沿着黄道平面上的帕克螺旋磁场对准，朝向和远离太阳，SEPT-NS垂直于黄道平面，朝向北方和南方。双设置是指两个相邻的传感器孔径用于四个观察方向太阳，反太阳，北，南：一个用于质子，一个用于电子。在这方面的贡献，模拟SEPT利用GEANT 4工具包已经建立了一个扩展的仪器模型，以计算改进的响应函数的四个不同的望远镜。这将有助于理解和纠正测量中的仪器效应。
2018-01-29 astro-ph.SR physics.space-ph
Magnetic reconnection as a mechanism to produce multiple protonpopulations and beams locally in the solar wind
上下文早期的太空船观测显示，太阳风中频繁出现多重质子群。几十年来，对它们起源的研究主要集中在低日冕中的磁重联和日冕中的波粒相互作用以及太阳风中的波粒相互作用等过程上，本研究旨在强调多个质子群和束也是由太阳风中局部发生的磁重联产生的。方法.我们使用高分辨率太阳轨道器质子速度分布函数测量，辅以电子和磁场数据，分析2020年7月16日缓慢Alfvénic太阳风期间多个质子群和束与磁重联的关联。结果在这一天中，至少发现了6个重联电流片，其中包括一个在之字形边界处的磁重联。这代表了测量的分布函数的2%。我们讨论了这个比例可能被低估，以及它如何可能取决于太阳风类型和距离太阳。结论.虽然这可能是一个很小的贡献，但仍有待定量评估，太阳轨道器的观测表明，磁重联必须被视为在太阳风中产生多个质子群体和光束的机制之一。
2021-09-23 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
New insights on the behaviour of solar wind protons and alphas in the Stream Interaction Region in solar cycle 23 and 24
本文首次系统分析太阳活动周23和24的流相互作用区事件，揭示α粒子流界面与质子流界面分离、快风区整体速度角和差速导致 $A_{He}$ 增强的机制。
2023-08-08 astro-ph.SR physics.space-ph
Self-Consistent Ion Cyclotron Anisotropy-Beta Relation for Solar Wind Protons
本文导出了平行于大尺度磁场传播的离子回旋波系统在均匀质子-电子等离子体中的一组自洽边缘稳定态。的质子分布和波的色散相关的条件下，没有进一步的离子回旋共振粒子散射或波的增长/阻尼可能发生。因此，这些状态下质子的热各向异性定义了触发质子回旋各向异性不稳定性的阈值。最近的一些论文指出，太阳风质子在1天文单位的各向异性似乎不受质子回旋各向异性阈值的限制，即使在低等离子体β。然而，这个难题似乎仅仅是由于在假设质子具有双麦克斯韦分布的情况下对各向异性阈值的估计。我们注意到，双麦克斯韦分布是从来没有边际稳定的共振回旋相互作用，所以这些估计并不代表物理有效的阈值。从我们的边缘稳定状态得到的阈值各向异性大得多，作为质子平行β的函数，比双麦克斯韦估计，我们表明，测得的数据仍然低于这些更严格的阈值。因此，本文的结果解决了明显的矛盾所提出的太阳风各向异性观测在1 AU：双麦克斯韦各向异性不是严格的阈值，所以不限制质子分布在太阳风。
2013-07-03 physics.plasm-ph physics.space-ph
A comparison of Alpha Particle and Proton Beam Differential flow in Collisionally Young Solar Wind
观测结果表明，在快风或低库仑碰撞频率时，太阳风小离子和离子子群体以不同的整体速度流动。测量表明，α粒子和质子束相对于体或核质子的漂移速度很少超过局部阿尔文速度，这表明磁不稳定性或其他波粒过程限制了它们的最大漂移。我们比较同时阿尔法粒子，质子束，质子核心观测仪器上的风航天器跨越20年。在几乎无碰撞的太阳风中，我们发现，归一化的α粒子漂移速度比归一化的质子束速度慢;两种粒子的漂移波动之间没有相关性;碰撞年龄与α-质子差流之间有很强的反相关性，但与质子束-核心差流之间没有这种相关性。控制的碰撞依赖性，这两个物种的归一化漂移表现出相似的统计分布。在渐近，零库仑碰撞极限，最年轻的测量差流最强烈的相关性与近似的阿尔文速度，包括质子压力各向异性。在这个极限和最精确的表示下，α粒子漂移为67%，质子束漂移约为当地阿尔文速度的105%。我们认为两种物理解释之一是可能的。要么（1）阿尔夫维尼克过程优先加速或维持质子束，而不是α粒子，要么（2）α粒子比质子束更容易受到不稳定性或库仑阻力的影响。
2018-09-05 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
Effects of alpha-proton differential flow on proton temperature anisotropy instabilities in the solar wind: Wind observations
等离子体动力波和α质子差流是太阳风演化中的两个重要课题。利用2005-2015年的Wind资料，研究了质子回旋频率附近电磁回旋波（ECW）的产生与α-质子差流Vd的方向的关系。当Vd由反向阳方向旋转到向阳方向时，ECW的出现率以及左旋（LH）极化ECW的百分比显著降低。特别是，它示出的主导偏振的变化从LH偏振的右手偏振在旋转过程中。对质子和α粒子参数按Vd方向排序的研究进一步说明，α质子差流的大动能对应着ECW的高发生率。这些结果与理论预测的α-质子差流对质子温度各向异性不稳定性的影响是一致的。
2019-08-21 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 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
Predicting Solar Proton Events of Solar Cycles 22-24 using GOES Proton & soft X-Ray flux features
本研究构建了第22-24太阳周的SPE及通量统计目录，测试SVM与XGBoost的SPE预测效果，发现XGBoost性能更优但存在跨太阳周可迁移性问题，为验证跨周鲁棒性提供支撑。
2023-11-08 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
Long-Term Trends In The Solar Wind Proton Measurements
利用OMNI对近地太阳风的观测，研究了1965-2015年太阳风质子温度（Tp）和速度（Vp）以及质子密度（np）和速度之间关系的长期时间演化。我们发现质子温度-速度（TP-Vp）斜率从1972年到2010年长期下降，但自2010年以来一直呈上升趋势。由于太阳风质子密度-速度（np-Vp）关系不像Tp-Vp关系那样是线性的，我们对np-Vp进行幂律拟合。指数（np-Vp关系中的陡度）与太阳活动周期相关。这个指数与当前的太阳片倾斜角的相关性比与太阳黑子数量的相关性更强，因为太阳黑子数量的最大值在各个周期之间变化很大，而倾斜角的最大值则没有变化。为了理解这一发现，我们检查了不同速度范围的平均np，发现对于慢风np与太阳黑子数高度相关，滞后约4年。快风np变化较小，但与周期同步。这种相位差可能有助于np-Vp指数与太阳活动周期的相关性。这些长期趋势很重要，因为基于Tp和Vp数据拟合的经验公式通常用于识别ICME，但这些公式不包括任何时间依赖性。太阳风密度在一个太阳活动周期中的变化将使近地空间环境和日光层的总体范围发生相应的变化。
2016-10-19 astro-ph.SR physics.space-ph
Proton Kinetic Effects and Turbulent Energy Cascade Rate in the Solar Wind
第一个观察到的质子温度各向异性驱动的动力学不稳定性和估计的能量级联率在湍流太阳风之间的连接报告使用测量从风航天器在1 AU。我们发现增强级联率集中沿边界的（$β_{\parallel}$，$T_{\perp}/T_{\parallel}$）平面，其中包括理论上不稳定的镜像和消防水龙带不稳定性的区域。在估计的级联速率和动力学效应（如温度各向异性和等离子体加热）之间观察到强相关性，导致质子比典型的各向同性等离子体条件下热5-6倍，各向异性70-90%。这些结果提供了新的见解动力学过程中的湍流制度。
2013-08-11 physics.plasm-ph physics.space-ph
Proton Temperature Anisotropy Variations in Inner Heliosphere Estimated with First Parker Solar Probe Observations
利用帕克太阳探测器（PSP）观测资料，报道了内日球层质子温度各向异性的变化。使用线性拟合的方法，我们得到质子温度各向异性与测量的太阳能探测杯（SPC）从SWEAP仪器套件和磁场观测的仪器套件的温度。观测到的快速太阳风中温度变化的径向依赖性意味着比以前在更大径向距离上进行的Helios测量结果更强的垂直加热和平行冷却。质子温度各向异性与平行等离子体β之间的反相关在快太阳风中得以保留。然而，缓慢的太阳风的温度各向异性似乎很好地限制了镜像和平行消防水龙带不稳定性。在0.24天文单位范围内的慢太阳风的垂直加热可能有助于其与快太阳风相同的趋势，以对抗镜不稳定性阈值。这些结果表明，我们可能会看到更强的各向异性加热比预期的内日球层。
2020-02-08 physics.plasm-ph physics.space-ph
On the East-West Longitudinally Asymmetric Distribution of Solar Proton Events
研究了1996-2011年期间在地球轨道附近观测到的78个太阳质子事件的大型数据集。发现太阳质子事件的耀斑源分布存在东西经向（方位）不对称性。在耀斑源与观测者磁场脚点的纵向距离相同的情况下，位于观测者标称磁力线脚点东侧的耀斑源产生的太阳质子事件数量大于位于观测者标称磁力线脚点西侧的耀斑源产生的太阳质子事件数量。我们从两个方面强调这项统计调查的重要性。一方面，这一统计结果证实了我们以前数值求解太阳高能粒子（SEP）输运五维Fokker-Planck方程的模拟结果。另一方面，长期积累的太阳质子事件的东西向（方位）不对称分布为垂直扩散对SEP在日球层传播的影响提供了观测证据。我们进一步指出，在垂直扩散的意义下，我们的数值模拟和SEP事件的统计结果相互证实。我们详细讨论了在两种物理情景中垂直扩散对SEP分布的东西方位（纵向）不对称性形成的重要影响，即，“一个航天器多个SEP事件”和“一个SEP事件多个航天器"。得到了定量描述SEP峰强度径向依赖性的函数关系式I_{max}（r）=kr^{-1.7}，并用于物理机制分析。我们的结果和Dresing等人的结果之间的关系进行了讨论。
2016-10-18 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.geo-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
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
Realtime forecasting of solar energetic particle event and proton flux using multi-source solar observations and multi-task deep learning
University of Michigan（密歇根大学）；NASA Space Radiation Analysis Group, Johnson Space Center（美国国家航空航天局太空辐射分析组，约翰逊航天中心）
提出基于多任务学习的24小时提前业务预报框架SEPNET-Ov2，整合多源太阳观测数据，在CLEAR基准数据集上分类性能优于前代模型。
2026-07-20 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
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
