Are Switchback boundaries observed by Parker Solar Probe closed?
本研究针对帕克太阳探测器观测的内日球层折返边界问题，提出稳健几何方法识别间断面性质，发现多数边界为切向间断面且大概率闭合，侵蚀速度或慢于预期。
2023-10-18 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
The Structure and Origin of Switchbacks: Parker Solar Probe Observations
研究基于PSP七次交会中千余个折返结构，发现内部电流片支撑其S形稳定结构，而氦丰度与α-质子差分速度特征支持其可能经交换重联起源于太阳闭合与开放磁场区。
2023-05-23 astro-ph.SR physics.space-ph
Possible Evolution of Minifilament-Eruption-Produced Solar Coronal Jets, Jetlets, and Spicules, into Magnetic-Twist-Wave "Switchbacks" Observed by the Parker Solar Probe (PSP)
许多太阳日冕喷流是由喷发的微灯丝（“minifilament”）磁通量绳与周围的远场重新连接而产生的。许多这些微丝通量绳显然是建立和触发爆发的磁通量抵消。如果这种抵消（或其他过程）导致磁通绳的场具有扭曲，那么与远场的重连将大部分扭曲转移到重连的远场。在周围磁场开放的情况下，扭曲可以作为磁扭曲阿尔文脉冲传播到离太阳很远的地方。我们认为，这样的脉冲从喷流可能是扭结磁场结构被称为“之字形”，在太阳风在近日点通道的帕克太阳探测器（PSP）检测。对于典型的日冕喷流产生的Alfvenic脉冲，我们预计之字形将流经PSP的持续时间为几十分钟;较大的日冕喷流可能会产生之字形通过持续时间约1小时。太阳上被称为“小喷流”的小尺度喷流状特征可能是日冕喷流的小尺度版本，以类似于日冕喷流的方式产生。我们估计，从喷气式飞机的之字形将流动过去PSP的持续时间为几分钟。色球针状体是一种喷射状的特征，甚至比喷射体还小。如果它们中的一部分确实是非常小规模的日冕喷流，那么我们推测，同样的过程可能会导致通过PSP的曲折，持续时间从大约2分钟到几十秒不等。
2020-10-24 astro-ph.SR physics.space-ph
Direct evidence for magnetic reconnection at the boundaries of magnetic switchbacks with Parker Solar Probe
帕克太阳探测器与太阳的第一次接触揭示了内日球层中普遍存在的局部磁偏转;这些结构，通常称为之字形，在源自日冕洞的太阳风流中特别引人注目。本文报道了帕克太阳探测器（PSP）在距太阳45 ~ 48太阳半径处首次相遇时，在三个之字形边界处发生磁重联的直接证据。我们分析了来自FIELDS和SWEAP仪器的磁场和等离子体参数。分析的三种结构都显示出典型的磁重联特征。离子速度和磁场首先相关，然后在分叉电流片的入站和出站边缘与中心离子流射流反相关。大多数的重联事件有一个强大的引导场和中等的磁剪切，但一个电流片显示出准反平行重联的迹象与磁场强度下降$90\%$。由于PSP观察到的强烈电流片的财富，在之字形边界的重连似乎是罕见的。然而，由于之字形边界容纳电流，人们可以推测，这些边界的几何形状提供了有利的条件磁重联发生。因此，这种机制将有助于重新配置之字形的磁场，影响太阳风的动态，并最终有助于在远离太阳传播时将结构与常规风混合。
2021-03-03 astro-ph.SR physics.space-ph
Large Amplitude Switchback Turbulence: Possible Magnetic Velocity Alignment Structures
回转现象是帕克太阳探测器观察到的广泛认可的现象，似乎发生在补丁中。以前的研究主要集中在磁场反转时的波动。然而，曲折内部波动的性质仍然未知。在这里，我们利用的磁场数据和等离子体数据测量的帕克太阳探测器在前四次遭遇。我们研究了在BR>0的100 s之字形间隔中的每一瞬间的波动，并将它们与在θ_RB> 160 o的100 s非之字形间隔中的每一瞬间的波动进行了比较。我们计算了标准化交叉螺旋度σ_c、标准化剩余能量σ_r、dvA与dv的相关系数C_vb、阿尔芬比rA以及磁涨落和动能涨落的振幅。我们发现，之字形间隔呈现出类似于非之字形间隔的sigma_c分布。然而，之字形间隔的rA约为0.35，而非之字形间隔的rA约为0.65，表明之字形的波动更受磁性支配。我们还发现，C_vb-sigma_r平面上之字形间隔的dvA和dv像素平均振幅分布模式在C_vb>0.8处呈现垂直条纹特征，说明了可能的磁主导磁速度排列结构。这些结果将有助于我们理解之字形湍流的性质和形成。
2021-04-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Coronal-Jet-Producing Minifilament Eruptions as a Possible Source of Parker Solar Probe (PSP) Switchbacks
帕克太阳探测器（PSP）观测到了近太阳太阳风中丰富的快速磁场方向变化。这些特征被称为“之字形”，它们的起源是一个谜。但它们的广泛分布表明，它们可能是由太阳大气层中经常发生的过程产生的。我们研究的可能性，之字形起源于日冕射流。最近的研究表明，许多日冕喷流是光球磁通量抵消的结果，并形成一个小尺度的“微灯丝”通量绳，爆发并与日冕场重新连接。我们认为，重新连接的喷发微丝通量绳可以表现为向外传播的阿尔夫文波动，当它穿过太阳风时，它会逐渐变陡，成为一个越来越紧凑的扰动。利用之前观测到的日冕喷流的特性，这些喷流连接到日冕观测仪观测到的白光喷流（也称为白光喷流）。“窄日冕物质抛射”），以及典型的太阳风速度值，我们预计日冕喷流产生的扰动将在~<25分钟内以~400 km/s的速度穿越近近日点PSP。为了进一步考虑这一想法的可行性，我们表明，以前研究的一系列赤道纬度日冕喷流，起源于活动区的外围，产生白光喷流在外日冕（在STEREO/COR 2日冕仪图像; 2.5-15 R_sun），并进入内日光层（在STEREO/Hi 1日光层成像仪图像; 15-84 R_sun）。因此，由产生日冕喷流的微丝通量绳喷发而施加在开放日冕磁场线上的扰动可以传播到PSP空间，并表现为之字形。
2020-06-08 astro-ph.SR physics.space-ph
Multiscale Solar Wind Turbulence Properties inside and near Switchbacks measured by Parker Solar Probe
帕克太阳探测器（PSP）定期观测距离太阳不到0.3天文单位的太阳风的磁场偏转。这些偏转有关的结构通常被称为“之字形”（SB），其起源和特性目前有争议。在这里，我们使用一个数据库的视觉选择SB的间隔-和区域的太阳风等离子体测量之前和之后的每个SB-检查等离子体参数，湍流光谱从惯性耗散尺度，和不稳定性在这些间隔的影响。我们发现，许多功能，如垂直随机加热率和湍流光谱斜率是相当相似的内部和外部的SBs。然而，重要的动力学特性，如惯性耗散范围之间的特征断裂尺度在这些间隔的内部和外部是不同的，就像不稳定性的水平一样，这在SB内部和它们的附近是显著增强的，最有可能是由于在边缘观察到的磁场和速度剪切。我们的结论是等离子体内部和外部的SB，在大多数观察到的情况下，属于同一个流，并且这些结构的演变是最有可能调节的动力学过程，占主导地位的小尺度结构在SB边缘。
2021-02-28 astro-ph.SR physics.space-ph
Mixed Source Region Signatures Inside Magnetic Switchback Patches Inferred by Heavy Ion Diagnostics
本文利用Parker与Solar Orbiter的联合重离子观测，发现磁力线折返斑块与周围太阳风无显著成分差异，表明其形成于日冕洞边界风中，并可能涉及交换重联或剪切驱动过程。
2024-09-05 astro-ph.SR physics.space-ph
On the properties of Alfvénic switchbacks in the expanding solar wind: three-dimensional numerical simulations
反转--太阳风内部磁场的突然逆转--已经被帕克太阳探测器（PSP）普遍观测到。它们的起源，无论是来自太阳表面附近的过程还是太阳风本身，仍然存在争议，并且可能对太阳风加热和加速有关键影响。在这里，使用三维膨胀箱模拟，我们研究的属性所产生的向外传播的阿尔文波的演化扩展太阳风的详细。我们的目标是提供可检验的预测，可用于区分太阳表面过程所产生的属性和PSP的之字形观测中Alfvén波的原位演化。我们将展示如何列入帕克螺旋的原因之字形内的磁场偏转成为不对称的，优先偏转的帕克螺旋的平面和旋转的平均场的径向分量在一个方向上。的磁场分布的峰值的方向也被证明是不同的平均场方向，由于其高度偏斜的性质。可压缩属性之字形也探讨了磁场强度和密度波动相关或相关的值取决于$β$，同意从理论上的预测。我们还测量了磁场强度和密度尖峰在这些合成之字形的边界，这两者都已观察到PSP的辍学。这些属性与观测的协议提供了进一步的支持阿尔文波模型之字形。
2022-12-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph
In-situ switchback formation in the expanding solar wind
帕克太阳探测器最近对太阳附近太阳风的观测发现了一个高度动态的磁场环境，充满了突然的径向场逆转，或称“之字形”。“我们发现，所观察到的湍流的许多特征都是由径向膨胀流平流传播的阿尔夫文波动谱再现的。从低振幅向外传播波的简单叠加开始，我们的膨胀箱可压缩MHD模拟自然地发展出之字形，因为（i）由于膨胀，波的归一化振幅增加，（ii）波动朝着球形极化发展（即，几乎恒定的磁场强度）。这些结果表明，之字形形成在现场的扩大太阳风，并不表示脉冲过程中的色球层或日冕。
2020-02-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Statistical analysis of orientation, shape, and size of solar wind switchbacks
帕克太阳探测器（PSP）的前两个轨道的主要发现之一是磁之字形的存在，其偏转主导了磁场测量。确定它们的形状和大小可以提供它们起源的证据，这仍然不清楚。以前对单一太阳风流的研究表明，这些是长而薄的结构，尽管它们的主轴方向无法确定。我们调查，如果这种长，薄的性质延伸到其他太阳风流，同时确定的方向，其中之字形流内对齐。我们试图了解的大小和方向的之字形，随着流速和航天器的轨迹，结合起来，以产生观察到的结构持续时间为过去和未来的轨道。我们寻找的对齐方向，产生了一个组合的航天器切割方向和之字形的持续时间，是最符合长，薄的结构。一个细长结构的预期形式与最佳排列方向的结果相吻合，该方向决定了该河流的宽度和纵横比。之字形的平均宽度为$50,000 \, \rm{km}$，纵横比约为$10$。我们发现，之字形不沿背景流动方向对齐，而是沿当地帕克螺旋线对齐，这可能表明它们沿磁场传播。由于观测到的转向持续时间取决于航天器如何穿过结构，因此不能单独使用持续时间来确定单个事件的大小或影响。对于未来的PSP轨道，一个更大的航天器横向分量与更多的径向对齐的之字形组合将导致长时间的之字形变得不那么常见。
2020-10-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The Independence of Magnetic Turbulent Power Spectra to the Presence of Switchbacks in the Inner Heliosphere
本文利用帕克太阳探针数据研究折返结构对太阳风磁湍流功率谱的影响，发现折返结构偏转角不会显著增加惯性区或动力学尺度的波动功率，表明其与湍流级联耦合较弱，对太阳风加热贡献有限。
2024-04-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Correlation of the sunspot number and the waiting time distribution of solar flares, coronal mass ejections, and solar wind switchback events observed with the Parker Solar Probe
在4个太阳活动周（1974-2012年）的年观测数据中，太阳耀斑和{ \sl日冕物质抛射（CME）}的等待时间分布呈现幂律分布函数，斜率在$α_τ \approx 1.4-3.2$范围内。我们发现等待时间幂律斜率$α_τ$和{ \sl太阳黑子数（SN）}之间有密切的相关性，即，$α_τ$ = 1.38 + 0.01 $\times$ SN。等待时间分布可以用$N(τ) = N_0$ $(τ_0 + τ)^{-α_τ}$形式的帕累托型函数拟合，其中偏移$τ_0$取决于仪器灵敏度、事件的检测阈值和脉冲堆积效应。等待时间分布的时变幂律斜率$α_τ(t)$仅取决于太阳总磁通量（由太阳黑子数量化）或耀斑速率，与{ \sl自组织临界（SOC）}或{ \sl磁流体动力学（MHD）}湍流模型的其他物理参数无关。在太阳风之字形事件中也发现了$α_τ\approx 1.2-1.6$的幂律斜率，正如{ \sl Parker Solar Probe（PSP）}所观察到的那样。我们的结论是，在日光层太阳风之字形事件的年度变化调制耀斑和日冕物质抛射率起源于光球和低日冕。
2021-02-03 astro-ph.SR
Microphysical Diversity in Two Very Closely Spaced Magnetic Switchbacks Observed by Parker Solar Probe
Sardar Vallabhbhai National Institute of Technology（萨达尔·瓦拉巴伊国立技术学院）；Vikram Sarabhai Space Centre（维克拉姆·萨拉巴伊航天中心）
本研究通过帕克太阳探测器数据分析两个邻近磁开关，发现其微物理特性（如质子温度、波动幅度和间歇性）存在差异，表明磁开关是动态结构，内部湍流可能驱动局部加热。
2026-09-18 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
Switchback Patches Evolve into Microstreams via Magnetic Relaxation
本文利用PSP与SolO的径向对齐观测，发现折返结构边界压力变化随日心距离减弱且微流中折返结构更少、背景质子速度更高，提出折返结构磁松弛导致折返结构斑块演化为微流的假设。
2024-02-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
What are Switchbacks?
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
该研究提出了一种孤立阿尔芬波模型，通过磁场线的三维扭曲和旋转不连续性，解释了太阳探测器观测到的回旋现象的成因。
2025-12-14 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Surface Waves at Switchback Boundaries in the Young Solar Wind from Parker Solar Probe Observations
本文利用帕克太阳探测器观测研究年轻太阳风中折返边界处的表面波，发现边界剪切流不稳定性（KHI）可驱动表面波并导致边界侵蚀，且ΔB与ΔV对齐偏离是触发不稳定性的关键条件。
2025-07-02 astro-ph.SR physics.space-ph
Switchbacks near Boundaries of Small-scale Magnetic Flux Ropes in the Young Solar Wind from Parker Solar Probe Observations
基于PSP观测，研究发现太阳风小尺度磁通量绳边界处频繁出现磁场折返现象，两者在几何与取向上显著相关，表明SMFR边界过程可能促进了SB的形成。
2025-06-09 astro-ph.SR physics.space-ph
Tracing magnetic switchbacks to their source: An assessment of solar coronal jets as switchback precursors
本研究通过回溯帕克太阳探测器观测到的磁开关回折至日冕亮点源区，结合弹道映射和极紫外成像分析，发现喷流活动与开关回折速率匹配但无时间相关性，无法确认喷流为前兆，也不排除此假设。
2025-01-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Properties of Magnetic Switchbacks in the Near-Sun Solar Wind
Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森天体物理中心）；Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, CNES, CNRS, Université de Toulouse（天体物理学与行星学研究所，法国国家空间研究中心，法国国家科学研究中心，图卢兹大学）；Department of Physics, Imperial College London（帝国理工学院物理系）；Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校空间科学实验室）；Astronomy and Space Physics Department, National Taras Shevchenko University of Kyiv（基辅塔拉斯舍甫琴科国立大学天文与空间物理系）；Department of Climate and Space Sciences and Engineering, University of Michigan（密歇根大学气候与空间科学与工程系）；LPC2E, OSUC, Univ Orleans, CNRS, CNES（奥尔良大学地球与环境过程实验室，观测与研究宇宙学与气候系统观测站，法国国家科学研究中心，法国国家空间研究中心）；International Space Science Institute（国际空间科学研究所）
研究日球风中磁开关回的性质，探讨其形成机制、观测特征及未来研究方向。
2026-01-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Characteristic scales of magnetic switchback patches near the Sun and their possible association with solar supergranulation and granulation
帕克太阳探测器（PSP）在0.3天文单位的日心径向距离内记录的数据揭示了一个由Alfvénic结构主导的磁场，该结构经历了大的局部变化甚至径向磁场的逆转。它们被称为磁之字形，它们与同一磁扇区内磁场线的折叠一致，并且与在其他平静背景期间的速度尖峰有关。它们被认为起源于低太阳大气层中的磁重联过程，或者是膨胀的太阳风中湍流或速度切变演化的结果。在这项工作中，我们调查的时间和空间特征尺度的磁之字形补丁。我们将之字形定义为偏离标称帕克螺旋方向，并在PSP遇到1，2，4和5时自动检测它们。我们特别关注E5期间由反转主导的5.1天间隔。我们进行了小波变换的立体角之间的磁场和帕克螺旋，并找到周期性的空间调制与两个不同的波长，分别与太阳的颗粒和超颗粒尺度。此外，我们发现之字形的发生和光谱特性似乎取决于太阳风的源区，而不是PSP的径向距离。这些结果表明，之字形形成在低日冕和调制的太阳表面对流模式。
2022-05-13 astro-ph.SR
Proton Core Behaviour Inside Magnetic Field Switchbacks
在帕克太阳探测器的前两个轨道上，人们广泛观察到快速的磁场反转，称为之字形。这些之字形广泛存在于近太阳太阳风中，似乎是以斑块的形式出现的，并且可能与太阳表面附近的磁重联等各种现象有关。由于之字形与更快的等离子体流动有关，我们质疑它们是否比背景等离子体更热，以及之字形内部的微观物理是否与周围环境不同。我们已经研究了减少从太阳能探测杯仪器的分布函数，并考虑了时间周期与显着大的角度偏转，比较平行的温度内部和外部之字形。我们已经表明，减少内部之字形分布函数是一致的刚性相空间旋转的背景等离子体。因此，我们得出结论，质子核心的平行温度是相同的内部和外部的之字形，这意味着T-V关系不成立的质子核心平行温度内的磁场之字形。我们进一步得出结论，之字形是一致的Alfvénic脉冲沿开放的磁场线。然而，这些脉冲的起源仍然未知。我们还发现，径向坡印廷通量和动能增强之间没有明显的联系，表明径向坡印廷通量是不重要的动态之字形。
2020-07-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Generation and Expansion-Driven Growth of Switchbacks in the Outer Solar Corona and Solar Wind
Imperial College London（帝国理工学院）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Auburn University（奥本大学）；Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校空间科学实验室）；Istituto per la Scienza e Tecnologia dei Plasmi (ISTP), Consiglio Nazionale delle Ricerche（等离子体科学与技术研究所，意大利国家研究委员会）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
研究通过分析太阳风中回旋结构的生成与扩展驱动增长，发现亚阿尔芬区域的波动放大和湍流衰减共同影响其形成与演化。
2026-02-03 astro-ph.SR physics.space-ph
Energetic Ion Composition as a Means of Investigating the Physical Origins of Alpha Particle Heavy Magnetic Switchbacks
本研究针对磁折返物理起源尚不明确的问题，通过统计方法分析磁折返事件的高能离子成分，发现其离子通量峰值到达时间的差异支持日冕起源说，且折返内等离子体结构与重联等离子体团特征相似。
2025-09-01 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The preferential orientation of magnetic switchbacks, implications for solar magnetic flux transport
我们调查的方向之字形（SB）的磁场偏转，以确定它们是否是由一个可能的优先取向的特点。我们计算的磁场相对于帕克螺旋方向的PSP任务遇到1至9的偏转角。我们首先描述这些偏转角的分布为平静的太阳风的间隔，并评估精度的帕克模型作为到太阳的距离的函数。然后我们假设太阳风是由两个人口，背景平静的太阳风和人口的SB，其特点是较大的波动。我们将我们在太阳风中观察到的偏转角的总分布建模为两个不同的正态分布的加权和，每个正态分布对应于其中一个种群。我们使用MCMC算法将观测数据与我们的模型拟合，并检索两个高斯函数的最可能均值向量和协方差矩阵系数以及人口比例。我们首先观察到黄道螺旋方向的准确性是径向距离的函数，与PSP接近太阳风加速区域的方式一致。然后，我们发现，拟合之字形人口提出了一个系统的偏差，其偏转相比，平静的太阳风人口。这个结果适用于除E6以外的所有遭遇，并且与磁场主极性无关。这意味着一个显着的优先方向的SB在黄道面的顺时针方向，我们讨论了这一结果及其影响的背景下，现有的之字形形成理论。最后，我们报告了一个12小时的补丁SB系统地偏转在同一方向上，使补丁内的磁场矢量尖端偏转，并返回到帕克螺旋在一个给定的平面内的观察。
2022-05-13 astro-ph.SR physics.space-ph
On the origin of switchbacks observed in the solar wind
在太阳风之字形的起源进行了讨论，在两个不同的位置的来源是在过渡区附近的太阳或在太阳风，本身的理论。这两类理论的不同之处在于，它们对转向率作为与太阳距离的函数的预测不同。为了验证这些理论，帕克太阳探测器在第三到第七个轨道上的一小时平均数据被相加。研究发现：1.平均的转向率与离太阳的距离无关。2.平均转向率随太阳风风速的增加而增加。3.垂直于气流方向的曲折尺寸随着距离太阳的距离R而增加，而径向尺寸则随着距离太阳的距离R2而增加，导致曲折的长宽比随着距离太阳的距离而增加。4.其回转角度既不取决于太阳风的速度，也不取决于与太阳的距离。这些结果与在过渡区形成之字形是一致的，因为它们的切线尺寸随半径的增加补偿了它们的赤道密度的径向衰减，产生了与太阳距离无关的之字形速率。这种恒定的观察到的转向速率与原位源不一致。一旦形成，曲折的大小和长宽比，但不是旋转角度，随着径向距离增加到至少100个太阳半径。此外，在太阳风速度最低时，之字形斑块之间会出现安静的间隔。
2021-08-12 astro-ph.SR physics.space-ph
Propagation of untwisting solar jets from the low-beta corona into the super-Alfvénic wind: Testing a solar origin scenario for switchbacks
本研究通过3D MHD模拟探究自洽太阳喷流能否传播进入超阿尔芬风并产生类似开关背的磁场偏转特征，发现喷流诱导的磁解旋波表现出类似开关背特征但未出现完全反转，为开关背的太阳起源假说提供了新启示。
2024-12-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Energetic particle dynamics in a simplified model of a solar wind magnetic switchback
本文用恒定幅值磁场反转的数值模型研究 magnetic switchbacks 对太阳高能粒子传播的影响，发现粒子回旋半径与 switchback 尺寸比决定散射，运动对初始条件敏感并向混沌转变，部分粒子被反射回上游，对内日球层粒子传输有重要意义。
2023-07-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Switchbacks in the solar magnetic field: their evolution, their content, and their effects on the plasma, V2
在帕克太阳探测器上观察到了反转（磁场的旋转）。本文研究了它们的演化、含量和等离子体效应。太阳风在观测点上游遇到之字形时，并没有得到净加速度。典型的之字形旋转角度随着径向距离的增加而增加。显着坡印亭通量存在内部，但不是外部，之字形和它们有关的增加EXB/B2流所造成的磁场旋转，变得更加垂直于流动方向。（在之字形之外，磁场和太阳风的流动通常是径向的。）由于冻结的离子以阿尔文速度随磁结构运动，所以之字形内部的太阳风流动比外部快。这种能量增益是由于坡印廷通量从外部到内部的转向而产生的，这在转向入口处产生电磁能量的损失，并在出口处恢复该能量，其中损失的能量出现在等离子体流中。折返包含0.3-10 Hz的波，可能是由电流和发生在折返边界处的开尔文-亥姆霍兹不稳定性引起的。这些波可以与较低频率的MHD波组合以加热等离子体。坡印亭通量和太阳风速度在曲折内的径向减小是由于几何效应。
2019-12-13 astro-ph.SR physics.space-ph
Density And Velocity Fluctuations of Alpha Particles in Magnetic Switchbacks
磁之字形，或磁场径向方向的突然逆转，是帕克太阳探测器（PSP）迄今为止在其任务中最引人注目的观测结果之一。虽然它们的精确产生机制仍然未知，但两种主要理论是通过交换重连事件和原位生成。在这项工作中，α粒子的密度和丰度变化被研究了内部和外部的个人之字形。我们发现，在α粒子丰度比，$n_{αp}$，内部与外部没有一致的成分差异，我们也没有观察到任何签名时，根据$V_{αp}/V_{pw}$，α-质子的差分速度的比值波相速度（速度之字形行进）分离之字形。我们认为，这些测量不能用于规则，有利于一个生产机制在其他，由于PSP和假设的交换重连事件之间的距离。此外，我们研究的3D速度波动的质子和α粒子在个人之字形。虽然之字形总是与质子速度的增加有关，但α速度可能会增强，不变或减少。这是由于$V_{pw}$和$V_{αp}$之间的相互作用，随着差异$|V_{pw} - V_{αp}|$的减小，α粒子的阿尔夫文运动消失。我们展示了阿尔法和质子通过之字形的阿尔夫文运动如何可以被理解为关于波架位置的近似刚性臂旋转，并说明了波架因此可以单独使用粒子测量来估计，通过球拟合。
2022-04-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Observation of Magnetic Switchback in the Solar Corona
折返现象是太阳风磁场突然发生的大幅度径向偏转，帕克太阳探测器在行星际空间广泛发现了这一现象。曲折的形成机制和来源仍然没有得到解决，尽管候选机制包括阿尔夫文湍流，剪切驱动的开尔文-亥姆霍兹不稳定性，交换重连和与帕克螺旋相关的几何效应。这封信介绍了从太阳轨道器上的Metis日冕仪上观测到的一个大型传播的S形涡旋，这被解释为日冕中的第一个证据。它起源于一个活动区之上，其相关的环路系统由东、西两个开阔场区域所界定。观察，建模和理论提供了强有力的论据，有利于交换重连接的起源之字形。梅蒂斯的测量表明，之字形的开始也可能是缓慢太阳风起源的一个指标。
2022-06-09 astro-ph.SR
Turbulent generation of magnetic switchbacks in the Alfvénic solar wind
帕克太阳探测器（PSP）最重要的早期结果之一是磁之字形的普遍存在，其起源正在争论中。使用三维直接数值模拟的可压缩磁流体动力学方程从日冕到40太阳半径，我们调查是否出现磁之字形从粒度驱动的阿尔文波和湍流的太阳风。模拟的太阳风是一个阿尔夫维尼亚慢太阳风流，其径向分布与各种观测结果一致，包括PSP的观测结果。作为阿尔文波湍流的自然结果，模拟再现了磁之字形，具有许多与观察到的之字形相同的性质，包括阿尔文v-b相关性，球形极化（低磁压缩性）和体积填充分数随径向距离增加。传播速度和尺度长度的分析表明，磁之字形是大振幅（非线性）阿尔文波与不连续的磁场方向。我们直接比较我们的模拟与观察使用虚拟飞行的PSP在我们的模拟域。我们的结论是，至少有一些的之字形观察到的PSP是一个自然的结果，增长的幅度球偏振阿尔文波，因为它们传播远离太阳。
2021-06-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetic reconnection as an erosion mechanism for magnetic switchbacks
本研究通过分析太阳轨道器的观测数据，发现磁折返后缘存在磁重联现象，提出重联可侵蚀磁折返的机制，解释了1 au处磁折返观测较少的原因。
2023-05-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic switchback formation: a review of proposed mechanisms
Durham University（杜伦大学）；University of Otago（奥塔哥大学）；CNRS, Instituto de Astrofísica de Canarias（法国国家科学研究中心，加那利天体物理学研究所）；Sorbonne Université, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, Université Paris Saclay, Observatoire de Paris-PSL, CNRS, Laboratoire de Physique des Plasmas（索邦大学，巴黎综合理工学院，巴黎理工学院，巴黎萨克雷大学，巴黎天文台-PSL，法国国家科学研究中心，等离子体物理实验室）；SSL, University of California Berkeley（空间科学实验室，加州大学伯克利分校）；University of Maryland（马里兰大学）；Starion Group S.A.（星团集团）；Bartol Research Institute and Department of Physics and Astronomy, University of Delaware（巴托尔研究所和物理与天文系，特拉华大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；Mahidol University（玛希隆大学）
本文综述了磁开关回形成的可能机制，讨论了低日冕大气层和日风中不同机制的作用，分析了各机制的优缺点及未来研究方向。
2026-04-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Generation of proton beams at switchback boundary-like rotational discontinuities in the solar wind
Peking University（北京大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Royal Belgian Institute for Space Aeronomy（比利时皇家空间气动力学研究所）；Royal Observatory of Belgium（比利时皇家天文台）
研究发现日球空间中switchback边界类旋转不连续处可生成质子束，揭示了静态电场对质子束缚的关键作用。
2025-12-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Evolution of switchbacks in the inner Heliosphere
我们分析了PSP前六次遭遇、三次Helios快流和两次Ulysses南极经过的磁场数据，覆盖了日心距离$0.1\lesssim R\lesssim 3$ au。我们使用这个数据集来统计确定不同周期和幅度的之字形的演变与距离太阳。我们比较的径向演变的磁场方差的均方振幅的之字形，并量化的径向演变的累积计数的之字形每公里。我们发现之字形的振幅下降速度比整体的湍流波动，在某种程度上与径向减少的平均磁场。这可能是振幅饱和的结果，也可能是太阳风中大振幅阿尔夫文波动衰减过程的特征。我们发现，在太阳风中发生之字形的演变是尺度依赖的：随着径向距离的增加，而较短的之字形的持续时间较长的部分减少。这意味着之字形动力学是一个复杂的过程，涉及衰变和在日光层内原位生成。我们确认，之字形可以产生的膨胀，虽然其他类型的之字形产生更接近太阳不能排除。
2021-09-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A solar source of Alfvénic magnetic field switchbacks: {\em in situ} remnants of magnetic funnels on supergranulation scales
帕克太阳探测器（PSP）航天器的一个引人注目的观测结果是，日光层内部普遍存在大幅度的阿尔夫维尼克磁场反转，称为“之字形”。这些$δB_R/B \sim \mathcal{O}(1$）波动发生在一定的时间尺度范围内，并且在由安静的径向磁场间隔隔开的\em贴片中。我们使用PSP的测量表明，补丁之字形定位在起源于日冕的基础上的等离子体结构的延伸。这些结构的特征在于α粒子丰度、马赫数、等离子体$β$和压力的增加，以及磁场大小和电子温度的减少。这些间隔是在压力平衡，这意味着固定的空间结构，和领域的凹陷是一致的过度膨胀的通量管。该结构是不对称的卡林顿经度与陡峭的前缘和一个小（$\sim$ 1 $^\circ$）的边缘较热的等离子体和增强的磁场波动。有些结构包含超热离子$\sim$ 85千电子伏，我们认为是充满活力的尾巴的太阳风α人口。这些结构在经度上被与超颗粒有关的角尺度分开。这表明这些之字形起源于与网络磁场相关的发散磁场漏斗的前缘附近-主要的风源。我们提出了一个起源的磁场之字形，热等离子体和超热，α粒子在交换重联事件的太阳过渡区和我们的测量代表的扩展区域的湍流外流排气。
2021-09-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Coherent events at ion scales in the inner Heliosphere: \textit{Parker Solar Probe} observations during the first Encounter
\textit{Parker Solar Probe}在其第一个近日点嵌入一个高度阿尔夫文慢流时，已经显示出普遍存在的强磁场偏转，即之字形。在这里，我们研究的湍流磁场波动的离子尺度在三个间隔，其特征在于一个不同的之字形活动，确定的行为的磁场径向分量，$B_r$。\textit{Quiet}（$B_r$未显示出显著波动）、\textit{weak}（$B_r$具有强波动但无反转）和\textit{strong}（$B_r$具有完全反转）周期也显示出离子量和Alfvénicity的不同行为。然而，光谱分析表明，每个流的特征在于由典型的Kolmogorov/Kraichnan幂律在惯性范围内，其次是周围的特征离子尺度的休息。该频率范围的特征在于强间歇性活动，存在非压缩相干结构，例如电流片和涡旋状结构，以及被识别为离子回旋模式的波包。虽然，所有这些间歇性事件已被检测到的三个时期，他们有不同的影响，在他们每个人。电流片在\textit{strong}周期中占主导地位，波包在\textit{quiet}间隔中最常见;而在\textit{weak}周期中，观察到涡旋和波包的混合物。这项工作提供了一个深入了解加热问题的碰撞无等离子体，适合在新的太阳能任务的背景下，特别是\textit{Solar Orbiter}，这将允许一个准确的磁连通性分析，链接到源区域的不同的间歇性事件的存在。
2020-10-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Features of magnetic field switchbacks in relation to the local-field geometry of large-amplitude Alfvénic oscillations: \emph{Wind} and \emph{PSP} observations
在这封信中，我们报告的观测磁之字形（SB）功能附近1天文单位使用的数据从\emph{Wind}航天器。这些特征似乎与帕克太阳探测器任务（PSP）在更靠近太阳的地方观察到的特征惊人地相似：即太阳风整体速度$V$的单侧尖峰（或增强）与径向场分量$B_R$中看到的尖峰相关/反相关。在我们分析的太阳风流中，1天文单位附近的这些特定SB特征与大振幅Alfvénic振荡有关，该振荡沿着接近径向的局部背景（普遍）磁场$\bf{B}_0$从太阳向外传播。我们还表明，当$\bf{B}_0$几乎垂直于径向方向时，大振幅Alfvénic振荡显示$V$的双侧变化（即，$V$根据矢量$Δ\bf{B}=\bf{B} - \bf{B}_0$交替增加和减少）。因此，SBs可能不会总是出现在$V$单侧尖峰，特别是在较大的日心距离，当地的背景场统计上偏离径向。我们认为，SBs可以很好地描述大振幅Alfvénic波动，如果场旋转计算相对于一个确定的本地背景场，在某些情况下，可能会偏离大规模的帕克场。
2022-04-20 astro-ph.SR physics.space-ph
Parker Solar Probe evidence for scattering of electrons in the young solar wind by narrowband whistler-mode waves
帕克太阳探测器上的场套件对等离子体波的观测和太阳风电子阿尔法和质子调查（SWEAP）对电子的观测为径向距离小于0.3 AU的窄带哨声模式波对strahl能电子的俯仰角散射提供了强有力的证据。我们提出了两个例子的几个小时的时间间隔，包括8个波形捕获与哨声模式波和26个代表性的电子分布，详细检查。两个狭窄，17个明显扩大，8个非常广泛。两个狭窄的strahl发生时，要么没有哨声或非常间歇性的低振幅波。八个最广泛的分布中有六个与强烈的，持续时间长的波相关。大约有一半的观察到的电子分布具有与能量相关的散射机制相一致的特征，这与窄带波的相互作用是一致的。比较的哨声模式频带中的波功率的俯仰角宽度和测量的各向异性提供了额外的证据哨声模式波的电子散射。的俯仰角加宽发生在一个能量范围内获得的n=1（同流）的共振所观察到的波和等离子体参数。额外的观察，热通量是较低的间隔与多个之字形可以提供线索的性质之字形。这些结果提供了强有力的证据表明，热通量减少的宽带哨声模式波散射的strahl能量的电子。
2021-04-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Could switchbacks originate in the lower solar atmosphere? II. Propagation of switchbacks in the solar corona
帕克太阳探测器最近观察到的磁之字形提出了关于其性质和起源的问题。它们起源的一个相互竞争的理论是日冕中的交换重联。在这种情况下，在开放和闭合磁场之间的重连部位产生之字形，并且通过上升流平流或作为波传播到太阳风中。在本文中，我们测试波的假设，数值模拟的传播之字形，建模为一个嵌入的阿尔文波包恒定的磁场大小，通过不同程度的背景磁场膨胀的引力分层的太阳日冕。虽然在没有重力的均匀介质中传播的之字形是相对稳定的，如前所述，我们发现，重力分层与磁场的膨胀一起以多种方式作用，使之字形变形。这些效应包括WKB效应，它取决于磁场膨胀的程度，以及有限振幅效应，如非线性平流和洛伦兹力之间的对称性破缺。在直的或径向扩展的磁场中，传播的之字形展开成引起最小磁场偏转的波，而超径向扩展的磁场有助于保持强偏转。其他重要的影响是大规模隆起的传播之字形诱导和重新连接和排水的等离子体团包含在之字形。在附录中，我们研究了一系列具有不同之字形配置和参数的设置，这拓宽了我们的研究范围。
2021-04-20 astro-ph.SR
Sub-Alfvenic Solar Wind observed by PSP: Characterization of Turbulence, Anisotropy, Intermittency, and Switchback
在磁场占主导地位的低日冕区域，阿尔芬速度远高于风速。相比之下，近地太阳风是强烈的超阿尔文风，即，风速大大超过阿尔芬速度。这些制度之间的过渡被经典地描述为“阿尔芬点”，但实际上可能发生在一个分布式阿尔芬临界区。美国宇航局的帕克太阳探测器（PSP）任务已经进入这一区域，因为它遵循一系列逐渐接近太阳的轨道。在第8次和第9次与太阳相遇期间，PSP在距离太阳16个太阳半径的地方，对四个延长的时期进行了采样，其中太阳风的速度被测量为小于当地的阿尔芬速度。这是PSP首次在日光层内对亚阿尔夫文太阳风进行现场探测。在这里，我们探讨这些样本的亚阿尔夫文太阳风，这可能会提供重要的预览的物理过程中运行在较低的高度。具体来说，我们的特点的湍流，各向异性，不稳定性，和方向性的回折属性，这些子Alfvenic风和对比这些与邻近的超Alfvenic期间。
2022-01-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Localized magnetic field structures and their boundaries in the near-Sun solar wind from Parker Solar Probe measurements
帕克太阳探测器在第一次与太阳相遇时发现的一个发现是，相对小规模的结构无处不在，突出表现为磁场的突然偏转。它们被称为之字形，因为其中一些显示了磁场的径向分量的完全逆转，然后返回到常规条件。通过分析与之字形相关的磁场和等离子体扰动，我们确定了三种类型的结构，它们具有略微不同的特征：1。Alfvenic结构，其中磁场分量的变化发生，而场的大小保持恒定; 2.压性场的大小随分量的变化而变化;显示磁场完全反转的结构（阿尔文结构的极端类型）。结构边界和等离子体体速度扰动的处理导致的结论是，它们表示局部磁场管与增强的平行等离子体速度和离子β相对于周围的等离子体一起移动。反转前后的磁场偏转揭示了总轴向电流的存在。电流集中在管表面上的相对窄的边界层上，并且确定管内部的磁场扰动。这些电流在结构表面上是封闭的，并且通常具有可比较的方位角分量和轴向分量。该结构的表面还可以容纳电磁波，其有助于粒子携带电流。我们认为，我们在这里分析的两种类型的结构可能代表的管变形的局部表现形式对应的饱和阶段的消防水龙带不稳定的发展。
2020-03-09 astro-ph.SR physics.space-ph
Analytic Model and Magnetohydrodynamic Simulations of Three-dimensional Magnetic Switchbacks
本文首次建立三维磁力折返的轴对称解析模型，并通过三维磁流体动力学模拟揭示可压缩性、几何形态和等离子体β对折返稳定性的影响，解释了观测中的大纵横比和恒定出现率。
2024-03-31 astro-ph.SR physics.space-ph
Could switchbacks originate in the lower solar atmosphere? I. Formation mechanisms of switchbacks
最近重新发现的磁场之字形或偏转嵌入在太阳风流的帕克太阳探测器任务导致了巨大的兴趣，在建模的形成机制和起源，这些之字形。本文利用三维磁流体动力学（MHD）数值模拟方法，研究了低层太阳太阳风中磁之字形的形成机制。该模型是在一个开放的磁场区域的强通量管，旨在代表一个磁亮点开放到一个开放的日冕磁场结构，如冕洞。该模型由光球层中不同的等离子体流驱动，例如快速上射射流，以及由涡旋运动或扭转振荡产生的剪切流。在所有考虑的情况下，我们目睹了形成的磁之字形在相应的色球高度的区域。因此，光球等离子体流周围的脚点的强通量管似乎是合适的驱动程序，在较低的太阳大气中形成的磁之字形。然而，这些之字形似乎无法进入本模型模拟的日冕高度。总之，根据所提出的模拟，在太阳风中测量的之字形不太可能源于光球或色球动力学。
2021-03-05 astro-ph.SR
Formation of Magnetic Switchbacks via expanding Alfvén Waves
该研究利用帕克太阳探测器数据，表明太阳风磁场开关结构源于阿尔芬波膨胀效应，其幅度增长与观测的质子加热率一致。
2025-04-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Switchbacks: statistical properties and deviations from alfvénicity
{帕克太阳探测器的第一次太阳遭遇揭示了突然的磁场偏转的存在，这种偏转被称为之字形，与缓慢的alfvénic太阳风中的质子速度增强有关。} {We研究它们的统计特性，特别关注它们的边界。{使用来自SWEAP和FIELDS的数据，我们研究粒子和波场特性。用最小方差技术分析了磁边界。73%的情况下，回转是alfvénic的，27%的情况下是可压缩的。磁场大小和密度涨落之间的相关性揭示了正相关和负相关的存在，以及磁场大小扰动的存在。回切不会导致周围磁场中的磁剪切。它们的边界可以用旋转或切向不连续性来解释。前者更常见。{Our研究结果提供了对可能产生之字形的机制的限制，这也必须能够解释不纯粹是alfvénic的结构。其中一个可能的候选者，表现出所描述的特征是消防水龙带不稳定性。
2020-12-18 astro-ph.SR physics.space-ph
Negative and Positive Cascade Rates of Slow Alfvénic Turbulence in Switchback and Non-switchback Intervals: \emph{Wind} Observations
Florida Institute of Technology（佛罗里达理工学院）
基于 Wind 卫星数据，研究发现非磁开关区间呈现正级联和 -3/2 谱标度，而磁开关区间呈现负级联和更陡的谱，表明大磁场旋转改变能量传递方向。
2026-09-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Relation of Microstreams in the Polar Solar Wind to Switchbacks and Coronal X-ray Jets
在1994年和2007年太阳活动最小期间在太阳高纬度获得的数据进行检查，以确定称为微流和折叠的磁场称为之字形的速度结构之间的关系。一个高的相关性被发现。速度峰值的可能性，在来自日冕X射线射流的微流重新检查，我们现在建议，微流是交替的补丁之字形和安静的时期，其中之字形可以产生的微丝/通量绳爆发，导致日冕射流的后果。
2021-09-30 astro-ph.SR
Switchbacks as signatures of magnetic flux ropes generated by interchange reconnection in the corona
磁通量绳注入到太阳风在日冕大气中的重联的结构进行了探讨与粒子在细胞模拟和比较与现场测量的磁“之字形”从帕克太阳探测器。我们认为，多x线之间的重新连接在日冕中的开放和封闭的通量注入通量绳到太阳风，这些通量绳对流向外长距离之前，由于重新连接侵蚀。探索太阳风中通量绳的磁结构的模拟再现了之字形观测的以下关键特征：径向磁场向横向的快速旋转，这是与强引导场重联的结果;以及逆转径向场分量的潜力。本文讨论了日冕大气中大量通量绳注入对理解太阳风产生的潜在意义。
2020-10-12 astro-ph.SR physics.space-ph
Patches of magnetic switchbacks and their origins
帕克太阳探测器（PSP）已经表明，内日球层中的太阳风的特征是磁之字形（以下简称“之字形”）的准无所不在，即磁场线的局部向后弯曲。回转也往往是以补丁的形式出现的，具有大规模的调制，似乎具有与太阳上的超颗粒相媲美的空间尺度大小。在这里，我们检查的数据，从第一次十次遇到的PSP集中在不同的时间间隔时，明确之字形补丁观察到的PSP。我们发现，之字形调制，在几个小时的时间尺度上，似乎是独立的PSP是否在近日点附近，当它迅速穿越大片的经度保持在相同的日心距离，或附近的径向扫描的一部分，其轨道，当PSP盘旋在同一经度的太阳，而迅速径向向内或向外移动。这意味着之字形补丁也必须有一个内在的时间调制最有可能起源于太阳。在两个连续的贴片之间，磁场通常非常静止，具有微弱的波动。我们比较了各种参数之间的静止间隔和之字形间隔。结果表明，静止间隔通常不如之字形间隔那么阿尔夫文，并且静止间隔中的磁功率谱通常较浅。我们建议，时间调制之字形补丁可能与“呼吸”新兴的流量出现在图像中的“气泡”的形成下的Hinode/SOT观测的双折射。
2022-06-08 astro-ph.SR physics.space-ph
Direct evidence of non-ideal MHD in the solar wind and switchbacks
Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校空间科学实验室）；Physics Department, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校物理系）；Physics Department, University of Alberta（阿尔伯塔大学物理系）
研究通过 Parker 太阳探测器数据证明磁翻转是非理想磁流体动力学过程，揭示其能量传输与耗散机制。
2026-11-04 astro-ph.SR
Domains of Magnetic Pressure Balance in Parker Solar Probe Observations of the Solar Wind
帕克太阳探测器（PSP）航天器正在对太阳0.2天文单位范围内的太阳风进行首次现场探测。最初的观测证实了磁场B和速度V在靠近太阳的太阳风等离子体中的排列波动的Alfvénic性质，在磁场幅度几乎恒定的区域$|{\bf B}|$，即，近似磁压平衡。这种畴被特别强的波动中断，包括但不限于径向场（极性）反转，称为之字形反转。有人提出，在新生太阳风的磁边界附近形成非线性开尔文-亥姆霍兹不稳定性，导致广泛的剪切驱动动力学，强烈的湍流波动，包括之字形，和混合层，涉及近似磁压平衡的域。在这项工作中，我们确定和分析这些领域的各个方面使用的数据，从第一个五PSP太阳遭遇。作为Alfvénicity的一种度量，畴的填充分数从0.2 au内的90%的中值到0.9 au外的38%变化，具有强烈的波动。我们发现平均畴持续时间和血浆$β$之间呈负相关。我们研究是否平均域持续时间也与冻结到太阳风流的纵横比的极端情况下的空间结构的交叉时间。我们的研究结果是不一致的，沿径向或帕克螺旋方向排列的长，薄的域，并与各向同性域兼容，这是一致的各向同性密度波动或"絮凝“在太阳风先前的观测。
2021-10-16 astro-ph.SR physics.space-ph
