A proposed paradigm for solar cycle dynamics mediated via turbulent pumping of magnetic flux in Babcock-Leighton type solar dynamos
目前,Babcock-Leighton通量输运太阳发电机模型似乎是解释太阳黑子周期不同观测方面的最有前途的模型。这些通量传输发电机模型的成功在很大程度上取决于一个单细胞纬向环流与深赤道组件在太阳的对流区的底部。然而,最近的观测表明,日冕流实际上可能非常浅(仅限于太阳顶部的10%),并且比以前认为的更复杂。总之,这些意见提出了严重关切的有效性通量运输范式。通过占湍流泵的磁通量证明在太阳对流的磁流体动力学模拟,我们表明,通量传输发电机模型可以产生类似太阳的磁循环,即使在湍流是浅的。类似太阳的周期性反转即使在赤道环流完全不存在的情况下也能恢复,然而,在这种情况下,太阳表面磁场动力学并不一直延伸到极地地区。非常重要的是,我们的研究结果表明,发电机波传播的帕克-吉村符号规则,可以绕过巴布科克-莱顿发电机模型的湍流抽运的纬度分量-这可以产生赤道向传播的太阳黑子带在没有深,赤道向纬向流。我们还表明,湍流抽运系数的变化可以调制太阳活动周期的振幅和周期性。我们的研究结果表明,交替的磁通量运输范例-介导的湍流泵-维持太阳恒星发电机行动的可行性。
2016-08-29 astro-ph.SR
Minima of Solar Cycles 22/23 and 23/24 as Seen in SOHO/CELIAS/SEM Absolute Solar EUV Flux
太阳EUV监测器(SEM)测量的He II 30.4 nm光谱带通中经过验证和更新的校准绝对太阳通量允许我们研究太阳EUV辐照度在太阳周期22/23和23/24的最小值附近的变化。基于8次(1996年至2007年)NASA探空火箭飞行,SEM数据与三个独立的EUV仪器的测量结果进行了比较,以验证和确认发表的SEM数据的准确性。SEM校准数据进行了分析,以确定和比较太阳周期22/23和23/24的最小值。使用SEM一阶日平均通量计算最小值点,该通量通过运行平均值(RM)滤波器进行平滑,平均窗口等于365天。这些最小值发生在1996年6月2日(22/23)和2008年11月28日(23/24)。23/24最小值在30.4 nm带通中显示出比22/23最小值低约15%的EUV通量。在23/24最小值附近的365天RM曲线具有显著的不对称性(EUV通量快速下降到最小值,并且在最小值之后有一个长的近水平轮廓)。这个轮廓与22/23最小值附近的通量的更快和对称的变化完全不同。SEM通量进行了比较,高光谱分辨率(0.1 nm)Mg II指数计算太阳辐射和气候实验(SORCE)使用太阳恒星辐照度比较实验(SOLSTICE)数据和NOAA复合Mg II指数光谱。
2009-11-04 astro-ph.SR
Flux erosion of magnetic clouds by reconnection with the Sun's open flux
磁云(MC)是一种磁绳结构,它是太阳日冕物质抛射的一个子集,对空间天气有重要影响。MCs的地球有效性取决于其在行星际通过过程中演化的性质。基于对跨越两个太阳活动周的观测结果的分析,我们建立了与环境太阳风磁场(即,日光层开放通量)经由磁重联而损失了它们初始磁通量的相当大的量,这在某些情况下降低了它们的地球效率。我们发现MCs的侵蚀通量和太阳开放通量之间存在线性相关关系,这与MC侵蚀是通过MC行星际传播过程中覆盖在MC周围的当地日光层磁场介导的假设是一致的。太阳开放通量受太阳黑子周期的控制。因此,这项工作揭示了一个迄今为止未知的太阳周期调制的MC的属性的途径。
2021-03-10 astro-ph.SR
Signature of Collision of Magnetic Flux Tubes in the Quiet Solar Photosphere
宁静太阳中的磁通量管的碰撞被认为是太阳大气层加热的可能来源之一(Furusawa和Sakai,2000年)。新太阳望远镜和大熊太阳天文台观测到了太阳光球。在TiO谱线的705.68 nm处,分辨率接近0.1”。观察到水平等离子体波从较大的亮点扩展。在这波之后不久,振荡功率的增加出现在与观察到的亮点相同的位置。这种行为与模拟两个通量管与弱电流碰撞的一些结果相匹配。
2010-12-09 astro-ph.SR
Cycles of the magnetic activity of the Sun and solar-type stars and simulation of their fluxes
研究了小波分析和傅立叶分析在类日恒星和太阳辐射通量变化数据集上的应用。在太阳的情况下,小波分析帮助我们看到了一组周期的值,除了“11年”周期:22年,40-50年和100-120年的长期周期和2- 3,5年和1,3年的短期周期。我们提出了一种方法的色球通量模拟使用的13晚型恒星,其中有很好的确定类似于11年的太阳活动周期的周期性流量变化。我们的通量预测是基于威尔逊山天文台和可比的太阳数据集的色球钙排放时间序列测量。我们发现太阳三分量模型很好地解释了恒星色球观测。
2012-04-05 astro-ph.SR
The Solar Microwave Flux and the Sunspot Number
自1947年以来,太阳F10.7指数一直是一个可靠和敏感的活动指数。与其他指数一样,它在第23/24周期的最低点表现出不寻常的行为。太阳微波通量的起源在于各种特征,并在两个主要的发射机制:自由-自由和回旋共振。在过去的太阳活动周期中,F10.7与太阳黑子数SSN有很好的相关性。我们发现,这种相关性已经打破了周期~23,证实了这与日本的固定频率辐射微波数据。
2010-03-22 astro-ph.SR
Solar Cycle Variation of the Distribution of Photospheric Magnetic Flux Features
School of Mathematics and Statistics, University of St Andrews(圣安德鲁斯大学数学与统计学院)
研究利用统计工具分析太阳动力学天文台数据,确定光球层磁通量分布及太阳周期变化,发现双幂律能最佳拟合数据,给出幂律指数与太阳周期相位的依赖关系,探讨其对太阳磁场产生的潜在影响。
2026-07-20 astro-ph.SR
Variation of the solar magnetic flux spectrum during solar cycle 23
利用1996年9月至2011年1月的SOHO/MDI全磁图数据库,分析了太阳磁通量谱的时变特征,并研究了第23周扩展极小值的性质。我们总共识别了1150万个磁性结构。结果表明,不同磁通量的磁性特征表现出不同的循环行为。通量大于$4.0 \times 10^{19}$ Mx的磁特征,覆盖太阳活动区和强网络特征,表现出与黑子完全相同的变化;而其余的$82\%$磁特征,覆盖大部分网络元素,表现出与黑子反相的变化。我们选取一个月太阳黑子数小于20的时间点来代表太阳的低活动状态。发现第23周的扩展极小期具有低活动状态持续时间长的特点,但该周期的磁通量大小并不低于前一个周期。无论是低活动状态的持续时间,还是由最小黑子数定义的最小活动水平,都近似具有百年周期。第23个太阳活动周期的扩展极小期与第11个太阳活动周期相似,后者先于后来的太阳活动周期的极小极大期。这种相似性表明,第23周之后的太阳活动周期可能很低。
2013-12-20 astro-ph.SR
The Independency of Stellar Mass Loss Rates on stellar X-ray Luminosity and Activity Level based on Solar X-ray flux and Solar Wind Observations
恒星的质量损失率是恒星演化模型的重要输入成分,因为它们决定了恒星演化的参数,如恒星的自旋下降和恒星在整个生命周期中的光度增加。由于缺乏对类太阳恒星恒星风的直接观测,恒星X射线光度和恒星活动水平通常被用作估算恒星质量损失率的替代指标。然而,这种直观的活度-质量损失率关系并没有很好的定义。在本文中,我研究了太阳的质量损失率作为其活动水平的函数。我比较现场太阳风测量与太阳X射线通量所代表的太阳活动水平。我没有发现太阳质量通量对太阳X射线通量的明显依赖性。相反,太阳质量损失率分散在平均值$2\cdot10^{-14}\;M_\odot\;yr^{-1}$附近。质量损失率对活动水平的这种独立性可以用以下事实来解释:活动水平受太阳闭合磁通量的大调制的支配,而质量损失率受相当恒定的开放磁通量的支配。我推导出一个简单的恒星质量损失率的函数的恒星周围的弱磁场,恒星半径,恒星的逃逸速度,和阿尔文表面的平均高度。这个表达式预测了类太阳恒星的质量损失率为$10^{-15}-10^{-12}\;M_\odot\;yr^{-1}$。
2011-07-12 astro-ph.SR
Surface flux transport modeling for solar cycles 15--21: effects of cycle-dependent tilt angles of sunspot groups
我们使用表面通量输运模型模拟了1913年至1986年太阳的表面磁场和开放通量,该模型包括观测到的太阳黑子群倾斜的周期变化。该模型再现了经验推导的太阳开放磁通量的时间演化,和极性场的反转时间。我们发现,无论是极场和轴向偶极矩从这个模型产生的周期最小值附近的强度相关的后续周期。
2010-06-15 astro-ph.SR
How flux feeding causes eruptions of solar magnetic flux ropes with the hyperbolic flux tube configuration?
日冕磁通量绳一般被认为是大规模太阳爆发的核心结构。最近的观测发现,太阳爆发可能是由一系列的“通量馈送”引发的,在此期间,色球纤维从下面向上升起,并与先前存在的日珥合并。进一步的理论研究证实,磁通供给机制是有效的,导致爆发的磁通绳被光头补丁分界面包裹。但目前还不清楚通量馈送如何影响双曲线通量管(HFT)包裹的日冕通量绳,以及它是否能够导致通量绳喷发。在本文中,我们使用一个2.5维磁流体动力学模型来模拟在HFT配置的磁通馈送过程。结果表明,通磁后磁绳的轴向磁通量增加,而极向磁通量减少。如果注入的轴向磁通量足够大,从而达到磁绳的临界轴向磁通量,则磁通供给能够导致磁绳爆发。另外,通磁绳系统在通磁后演化到稳定的平衡态,可能离喷发的起始点更远,表明通磁可以使HFT结构的绳系统在这种情况下稳定.
2021-01-29 astro-ph.SR
Comparing Simulations of Rising Flux Tubes Through the Solar Convection Zone with Observations of Solar Active Regions: Constraining the Dynamo Field Strength
我们研究如何活跃的区域尺度通量管从对流区的底部到太阳表面附近的快速上升,通过嵌入一个薄的通量管模型在一个旋转的球壳的太阳湍流对流。我们模拟的这些环形通量管的磁场强度范围从15 kG到100 kG,在两个半球的初始纬度为1度到40度。这篇文章扩大了韦伯,范和Miesch(Astrophys。J.,741,11,2011)(第1篇),包括磁通量为10^20 Mx和10^21 Mx的管,以及对先前研究的10^22 Mx情况的更多模拟,比前一篇文章采样更多的对流,大大改善了统计。将观察到的活动区域的性质与模拟的新兴通量管的性质进行比较,包括:根据第1条中的乔伊定律的活动区域的倾斜,以及另外关于乔伊定律趋势的倾斜角的分散,最常见的倾斜角,出现的环相对于周围等离子体的旋转速率,以及通量管顶点处的磁场的性质。我们讨论了这些诊断性质是如何约束太阳对流区底部活动区通量管的初始磁场强度的,并建议初始磁场强度为\geq 40 kG的通量管是大的前体的良好候选者。(10^21 Mx ~ 10^22 Mx)太阳活动区,这与文献1中10^22 Mx通量管的结果一致。随着更多的磁通量值和更多的模拟,我们发现,对于所有的磁场强度,新兴管显示出积极的乔伊定律的趋势,并且这种趋势并没有显示出统计上显着的依赖于磁通量。
2012-08-06 astro-ph.SR
Topical Issue in Solar Physics: Flux-rope Structure of Coronal Mass Ejections Preface
这期《太阳物理学专题》致力于研究日冕物质抛射(CME)中的通量绳结构,基于2010年(9月20日至23日,美国加利福尼亚州丹迭戈)和2011年(9月5日至9日,西班牙阿尔卡拉)举行的两次协调数据分析研讨会(CDAW)。CDAW的主要目的是解决这个问题:是否所有的日冕物质抛射都有磁绳结构?包括本文的前言在内,共发表了18篇论文。
2013-03-30 astro-ph.SR
Magnetic fluxes of solar active regions of different magneto-morphological classes: I. Cyclic variations
利用1996年5月12日至2021年12月27日期间观测到的3046个太阳活动区的资料,研究了不同复杂度的太阳活动区的磁通量随太阳活动周的变化规律.利用了太阳和日光层观测台上的迈克尔逊多普勒成像仪和太阳动力学观测台上的日震和磁成像仪的磁图。每种AR被分类为规则双极AR(A1或A2类),或不规则双极AR(B1类),或多极AR(B2或B3类)。单极AR被分为特定的U类。我们发现了以下结果。不同类别的AR的无符号磁通量随周期同步演化,磁通量曲线之间的相关系数在0.70 - 0.99之间变化。最深的太阳极小期是同时观察到的所有类。在最深的最小值期间仅观察到最简单的AR:A1和B1级AR。周期的整体形状由规则的AR决定,而太阳活动极大期的精细结构则由最复杂的不规则AR决定。在太阳活动极大期,A类和B类AR贡献了大约相等的通量(占总通量的45 $-$-50%)。因此,观测使我们能够得出结论,具有10 $^{21}$ Mx以上磁通量的AR的出现是由太阳发电机引起的,该发电机作为一个独特的过程运行,显示具有循环行为和不可避免的波动的非线性动力耗散系统的特性。
2022-12-14 astro-ph.SR
Changed Relation Between Radio Flux F10,7 And Some Solar Activity Indices During Cycles 21 - 23
通过对月平均值的分析,发现某些太阳活动指数与F10,7的相关系数Kcorr具有稳定的周期性。这些指数是:沃尔夫数、10,7厘米射电通量F10,7,0,1 - 0,8纳米背景、太阳总辐照度、Mg II紫外线指数(280纳米核心与机翼之比)和耀斑计数。分析了第21 - 23太阳活动周各年的这些太阳活动指数与F10,7的线性回归的相关系数。发现太阳活动指数与F10,7的年相关系数Kcorr值呈现周期性变化,稳定周期接近11年周期的一半(约5,5年)
2015-09-28 astro-ph.SR
Solar cycle variation of coronal mass ejections contribution to solar wind mass flux
日冕物质抛射(CME)对日球层太阳风的扰动有贡献。因此,CME对地球附近太阳风参数的贡献随太阳活动周期的不同阶段和CME发生的速率而变化。在本研究中,我们研究了CME的长期发生率,它们的速度,角宽度和质量。我们试图找到近太阳参数之间的相关性,确定使用白光图像从日冕仪,与太阳风测量地球附近的现场仪器。重要的是,我们试图找到在太阳活动周期的不同阶段,地球附近的平均太阳风质量中有多少是由日冕物质抛射提供的。
2018-05-19 astro-ph.SR
A simulation of convective dynamo in the solar convective envelope: maintenance of the solar-like differential rotation and emerging flux
我们报告的结果的磁流体动力学(MHD)模拟的对流发电机在一个模型太阳对流信封驱动的太阳辐射扩散热通量。对流发电机产生大规模的平均磁场,表现出不规则的周期性行为的振荡时间尺度范围从约5至15年,并经历不规则的极性反转。平均轴对称环向磁场在两个半球中符号相反,并且集中在对流区的底部。磁场的存在被发现在对流发电机模型中类太阳差异自转的自洽维持中起着重要的作用。如果没有磁场,对流驱动具有更快旋转的极区的差异旋转。在磁对流中,我们发现在表面出现了强超均分通量束,表现出类似于新兴太阳活动区的特性。
2014-05-15 astro-ph.SR
The role of non-axisymmetry of magnetic flux rope in constraining solar eruptions
太阳爆发的成功与否取决于作用在驱动爆发的磁绳上的洛伦兹力的不同分量之间的竞争。现有模型仅考虑了垂直于磁绳的背景磁场产生的捆扎力和磁场沿磁绳方向产生的张力。利用光球上观测到的磁场作为时间匹配的底边界,我们对2015年1月30日的局限爆发进行了数据驱动的磁流体动力学模拟,并成功地再现了观测到的太阳耀斑,而没有日冕物质抛射。在这里,我们展示了一个洛伦兹力分量,由径向磁场或非轴对称的磁通绳,它可以基本上限制喷发。我们的发现有助于太阳喷发模型,并提出了必要性,考虑磁绳的拓扑结构时,研究其爆发行为。
2021-05-16 astro-ph.SR
Magnetohydrostatic equilibrium. II. Three-dimensional multiple open magnetic flux tubes in the stratified solar atmosphere
一个系统的多个开放的磁通量管跨越太阳光球层和低日冕的解析建模,在一个现实的分层大气受到太阳引力。这扩展了Gent等人(MNRAS,435,689,2013)中描述的磁流体静力平衡中的单个磁通量管的结果。自相似的磁通量管组合在一起形成磁结构,这与高分辨率观测结果是一致的。观测的证据支持存在的股开放的通量管和环路持续在一个相对稳定的状态。自相似磁通量管,其中的等离子体密度和压力分布的解析解是可能的,结合起来。我们计算适当的平衡力,应用动量和能量守恒方程来保持平衡。多路通量管配置观察到保持相对稳定长达一天或更长时间,它是我们的目标,我们的模型作为背景条件的能量传输机制的数值研究从太阳表面的日冕。我们应用磁场强度,等离子体密度,压力和温度分布与观测和理论估计的太阳低层大气。尽管除了径向轴的位置之外,每个通量管在构造上是相同的,但是可以应用组合以利用多个非均匀通量管产生非轴对称磁场。这是在模拟太阳大气层的真实磁化三维平衡方面向前迈出的相当大的一步。
2014-06-13 astro-ph.SR
The Emergence of a Twisted Flux Tube into the Solar Atmosphere: Sunspot Rotations and the Formation of a Coronal Flux Rope
我们提出了一个三维模拟的动态出现的扭曲的磁通量管从太阳对流层的顶层到太阳大气和日冕。据发现,在短暂的初始阶段的磁通量出现期间,两极的双极区域成为分离和相交的光球管成为垂直的,显着的旋转运动设置在每个极性内。两个极性的旋转运动被发现扭曲了出现的字段的内部场线,使他们改变他们的方向成一个相反的配置(即从负极性指向正极性的中性线)。结果,在日冕中形成了具有S形、浸入的芯场的磁通绳,并且随着磁通绳足点的扭曲继续,磁通绳的中心在日冕中以增加的速度上升。两极的旋转运动是非线性扭转阿尔芬波沿着通量管传播的结果,它将显著的扭曲从通量管的内部部分传输到其扩张的冠状部分。这是一个基本的过程,其中扭曲的通量绳在日冕中发展,并增加扭曲和磁能,导致太阳爆发。
2009-03-06 astro-ph.SR
Direct evidence: twisted flux tube emergence creates solar active regions
太阳活动区形成的磁性是理解太阳活动,特别是太阳爆发的核心。在许多理论研究、模拟和观测解释中使用的一个广泛的模型是,活动区的基本结构是由一个大的预扭曲磁场管产生的。尽管有合理的理由和各种代理的可用性表明这个模型的准确性,但还没有任何直接的观测证据表明大扭曲磁通量管的出现。因此,基本的问题是,“活动区是由大的扭曲通量管形成的吗?”仍然开放。在这项工作中,我们肯定地回答了这个问题,并提供了直接的证据来支持这一点。我们这样做,通过调查一个强大的拓扑量,称为磁绕组,在太阳观测。这个数量,结合目前可用的其他特征,提供了第一个直接证据,表明大扭曲通量管确实出现创造活动区域。
2021-06-22 astro-ph.SR
Solar magnetic flux rope eruptions caused by inverse flux feeding processes
本文使用2.5维磁流体动力学模型模拟发现,反向磁通量供给同样能通过积累总无符号轴向磁通量触发太阳日冕磁通量绳爆发,并证明调控爆发起始的是无符号而非带符号轴向磁通量。
2025-08-12 astro-ph.SR
Effects of Radiative Diffusion on Thin Flux Tubes in Turbulent Solar-like Convection
我们研究了对流和辐射扩散对太阳内部薄磁通量管演化的综合影响。辐射扩散是在较低的对流区对流运动的热量的主要供应商,它导致在每单位体积的磁通量管的热输入,已被忽略了许多以前的薄通量管的研究。我们使用一个薄的通量管模型,该模型受到来自旋转的湍流球壳的对流的影响,如Weber,Fan和Miesch(2011,Astrophys. J.,741,11; 2013,Solar Phys.,287,239),现在考虑到辐射加热对大规模活动区通量管的影响。我们的模拟结果表明,小于或等于60公斤的通量管受到类太阳对流不锚定在过冲区域,而是向上漂移,由于增加浮力的通量管早期在其演变的结果,包括辐射扩散。磁场强度范围为15 kG至100 kG的磁通管的上升时间小于或等于0.2年,并呈现出乔伊定律倾角趋势。我们的研究结果表明,辐射加热是一种有效的机制,通过这种机制,通量管可以逃离稳定分层的过冲区域,并且通量管不一定需要锚定在过冲区域产生类似于太阳上的活动区域的涌现特性。
2015-03-27 astro-ph.SR
Estimating the Poynting flux of Alfvénic waves in polar coronal holes across Solar Cycle 24
本研究系统测量太阳活动周24期间极区冕洞阿尔芬波的垂直Poynting通量,发现其在整个活动周内基本恒定,表明波对太阳风能量贡献与活动周无显著相关。
2025-01-23 astro-ph.SR
The eruption of a magnetic flux rope observed by \textit{Solar Orbiter} and \textit{Parker Solar Probe}
本研究利用Solar Orbiter和Parker Solar Probe的观测,确认2022年9月暗条通道中存在正手性右手磁通量绳,其演化后约5小时爆发,原位测量验证了遥感推断,为太阳附近磁通量绳的爆发与演化提供了独特观测证据。
2023-08-28 astro-ph.SR
Small-scale magnetic elements in Solar Cycle 23
利用太阳和日球观测站迈克尔逊多普勒成像仪(Michelson Doppler Imager)提供的23周太阳活动周期数据,研究了太阳小尺度磁元素的周期性变化。选取了1300多万个小型磁性元件,并公开了以下结果。(1)在第23周的12.25年中,宁静区支配太阳\textsf{'}的磁通量约8年。从太阳活动极小期到极大期,它们对太阳的贡献为(0.94 - 1.44)$\times 10^{23}$ Mx。周期内平静区的月平均磁通量是活动区的1.12倍。(2)宁静区通量与太阳总通量之比同样表征了太阳活动周期的进程。从2007年7月到2009年10月,宁静区连续28个月的运行平均通量比大于90.0%,很好地表征了第23-24周太阳活动的大极小。(3)从通量谱的小端到大端,网元数和总通量的变化分别表现为与太阳黑子不相关、反相关和相关。反关联元素覆盖了(2.9 - 32.0)$\times 10^{18}$ Mx的通量,占元素总数的77.2%,占宁静太阳通量的37.4%。这些结果提供了深入了解的原因反相关变化的小尺度磁活动在太阳活动周期。
2011-02-17 astro-ph.SR
The Sun's small-scale magnetic elements in Solar Cycle 23
利用太阳和日球观测站迈克尔逊多普勒成像仪(Michelson Doppler Imager)提供的23周太阳活动周期数据,研究了太阳小尺度磁元素的周期性变化。选取了1300多万个小型磁性元件,并公开了以下结果。(1)在第23周的12.25年中,宁静区主导了太阳的磁通量约8年。从太阳活动极小期到极大期,它们对太阳的贡献为(0.94 - 1.44)$\times 10^{23}$ Mx。周期内平静区的月平均磁通量是活动区的1.12倍。(2)宁静区通量与太阳总通量之比同样表征了太阳活动周期的进程。从2007年7月到2009年10月,宁静区连续28个月的运行平均通量比大于90.0%,很好地表征了第23-24周太阳活动的大极小。(3)从通量谱的小端到大端,网元数和总通量的变化分别表现为与太阳黑子不相关、反相关和相关。反相关元素覆盖了(2.9 - 32.0)$\times 10^{18}$ Mx的通量,占总元素数的77.2%,占宁静太阳通量的37.4%。这些结果提供了深入了解的原因反相关变化的小尺度磁活动在太阳活动周期。
2011-02-18 astro-ph.SR
Cause and Extent of the Extreme Radio Flux Density Reached by the Solar Flare of 2006 December 06
2006年12月6日的太阳爆发达到了超过100万太阳通量单位(1 sfu = $10^{-22}$ W/m $^2$ /Hz)的无线电通量密度,是以前记录的10倍,并导致GPS接收器的卫星跟踪广泛丢失。NJIT的欧文斯谷太阳能阵列(OVSA)对这一事件进行了很好的观察。这项工作集中在准确确定的通量密度(由于接收器系统被驱动到非线性变得困难),并讨论了太阳上的物理条件,引起了这一不寻常的事件。在同一地区至少发生了另外两次射电爆发(2006年12月13日和14日),对GPS产生了重大但较小的影响。我们讨论这三个事件之间的差异,并考虑这些事件对即将到来的太阳活动周期的影响。
2019-01-26 astro-ph.SR
Turbulent magnetic helicity fluxes in solar convective zone
等离子体的螺旋运动($α$效应)和非均匀(微分)旋转的联合作用是太阳和银河系大尺度磁场的一个重要发电机机制。小尺度场的磁螺旋度动力学是非线性发电机饱和的关键机制,其中湍流磁螺旋度通量允许避免$α$效应的灾难性淬灭。太阳和类日恒星的对流区以及星系盘是产生湍流磁螺旋度通量的源。在平均场近似和谱$τ$近似的框架下,我们利用库仑规范导出了密度分层湍流中的湍流磁螺旋度通量。湍流磁螺旋度通量包括非梯度和梯度贡献。非梯度磁螺旋度通量与非线性有效速度(在没有密度分层的情况下为零)乘以小尺度磁螺旋度成正比,而梯度贡献描述了小尺度磁螺旋度的湍流磁扩散。此外,湍流磁螺旋度通量包含与动力学$α$效应或其梯度成比例的源项,以及由大尺度切变(太阳差异旋转)引起的贡献。我们已经证明,由于动力学$α$效应及其径向导数与小尺度磁螺旋度的非线性磁扩散相结合的湍流磁螺旋度通量在太阳对流区占主导地位。
2022-08-13 astro-ph.SR
Extended statistical analysis of emerging solar active regions
利用太阳动力学天文台(SDO)日震磁成像仪(HMI)的视向磁图观测资料,研究了太阳活动区的极性分离、磁通量、磁通量出现率、扭曲和倾斜。极性分离和最大磁通量的活动区域的功能依赖性是在一个简单的模型,作为浮力的结果通量出现一致。我们的调查没有发现任何强烈的依赖性的出现率的扭曲性能的活动区。
2018-11-29 astro-ph.SR
Acceleration of Solar Eruptions via Enhanced Torus Instability Driven by Small-Scale Flux Emergence
本文通过数据约束MHD模拟发现,太阳活动区局部小尺度磁通量浮现虽不显著改变爆发前演化,但能通过增强非线性阶段环面不稳定性增长显著加速太阳爆发,且该作用与衰减指数分布无关。
2025-07-04 astro-ph.SR
Poynting flux of MHD modes in magnetic solar vortex tubes
本研究针对太阳大气中的磁涡旋管,通过数值模拟与理论推导探究其内部MHD波的坡印廷通量,发现背景旋转流可大幅提升非轴对称模式的垂直坡印廷通量,且无扭转管中向上的坡印廷通量必源于扰动。
2024-09-28 astro-ph.SR
New Observations of Balmer Continuum Flux in Solar Flares, Instrument Description and First Results
在太阳耀斑期间,巴尔末连续辐射的增加被许多作者预测过,但从未被地面狭缝光谱仪的观测所证实。在这里,我们描述了一种新的焦点后的仪器-图像放大器-使测量的巴尔末连续通量从整个耀斑区域,在类比成功探测的耀斑dMe星。该系统是在翁德涅约夫天文台的水平太阳望远镜HSFA-2上开发并投入运行的。我们测量的总通量的快速光谱仪从有限的,但明确界定的区域上的太阳能盘。使用光阑系统,可以尽可能地消除明亮的太阳圆盘的干扰贡献。在350 - 440 nm光谱范围内测量的光通量的光变曲线被处理,以及由适当的光阑限定的耀斑区域的Hα图像。光谱通量数据是平场的,校准和处理与模型预测进行比较。我们的数据分析证明,所描述的设备是足够敏感的检测在太阳耀斑的巴尔末连续的变化。假设巴耳末连续谱核的大小至少与Hα中可见的核的大小相似,我们发现在观测到的X级耀斑期间,巴耳末连续谱中的通量增加达到安静连续谱的230%-550%。我们还发现,在Hα耀斑爆发之前,巴尔末连续通量的时间变化就已经开始了。
2016-01-18 astro-ph.SR
The role and contribution of magnetic fields, characterized via their magnetic flux, to the statistical structuring of the solar atmosphere
太阳高层大气异常加热是现代天文学的八大关键问题之一。此外,太阳大气层结是太阳物理中一个突出的关键问题。在这项研究中,发现一个热的蝴蝶状图案穿过色球层到达日冕,日冕正好位于光球层中太阳黑子的磁性蝴蝶图案的顶部。因此,我们建议引入术语蝴蝶体来描述三维大气中的蝴蝶图。此外,我们还讨论了不同层的极性增亮现象。在光球层和色球层中,它与太阳活动周期统计上是反相的,而在日冕中,它与太阳活动周期统计上是同相的。因此,我们描述了不同的磁通量强度的太阳磁性元素的作用和关系,以解释在太阳周期的蝴蝶体的太阳大气的统计结构。
2022-09-28 astro-ph.SR
The histeresis of the indices of solar activity and of the ionospheric indices in 11-yr cycles. The histeresis of the stellar activity indices in the cyclic activity similar to the Sun
分析了光球层、色球层和日冕辐射的滞后效应对太阳和恒星活动周期上升和下降阶段的影响。研究了太阳活动的一些指标:氢Lyman α辐射通量、10.7 cm辐射通量、太阳黑子数SSN、日冕绿线530.3 nm辐射通量、太阳常数TSI和280 nm Mg II辐射通量。恒星与确定的周期进行了检查,以检测色球层的S-指数CaII通量与光球层的通量Fphotosphere之间的滞后效应。
2016-07-28 astro-ph.SR
Constraints on the opacity profile of the sun from helioseismic observables and solar neutrino flux measurements
出于太阳的组成问题,并通过使用最近开发的线性太阳模型的方法,我们分析了太阳中的不透明度和金属的作用。在简要讨论了由组合物的变化所产生的影响和由辐射不透明度的修改所产生的影响之间的关系之后,我们数值计算了不透明度核,该不透明度核在线性近似中将任意的不透明度变化与太阳可观测性质的相应修改相关联。我们使用这些不透明度内核讨论目前的限制不透明度(和组成)所提供的日震和太阳中微子数据。
2010-06-19 astro-ph.SR
A Database of Flare Ribbon Properties From Solar Dynamics Observatory I: Reconnection Flux
我们提出了一个数据库的3137太阳耀斑带状事件对应于每个耀斑的GOES类C1.0和更大的45度内从中央子午线,从2010年4月到2016年4月,观察到的\emph{Solar Dynamics Observatory}。对于数据库中的每一个事件,我们比较了GOES峰值X射线通量与相应的活动区和耀斑带状属性。我们发现,虽然峰值X射线通量是不相关的活动区无符号磁通量,它是强烈相关的耀斑带状重联通量,耀斑带状面积,并经历重联的活动区通量的分数。我们发现X射线峰值通量与耀斑带重联通量之间的关系为$I_\mathrm{X,peak} \propto Φ_\mathrm{ribbon}^{1.5}$。这个标度律与早期的冲动加热耀斑环的流体动力学模拟是一致的。使用耀斑重联通量作为总释放的耀斑能量$E$的代理,我们发现,耀斑能量的发生频率遵循幂律依赖:$dN/dE \propto E^{-1.6}$为$10^{31}<E<10^{33}$尔格,与早期的研究太阳和恒星耀斑。该数据库可在线查阅,可用于今后对耀斑的定量研究。
2017-07-06 astro-ph.SR
Reconstruction of Solar Extreme Ultraviolet Flux 1740-2015
太阳极紫外线(EUV)辐射主要通过分子氧的光电离产生电离层的导电E层。太阳对电离层的加热产生热风,热风通过发电机作用感应出电场,驱动电流,电流具有在地面上可观察到的磁效应,如G.格雷厄姆在1722年。电流随着太阳的上升和下降,从而导致容易观察到的地磁场的日变化,使我们能够推断出电导率,从而推断出远在可靠的磁性数据到达之前的EUV通量。高质量的数据可以追溯到19世纪30年代的“磁性十字军东征”,在此之前的一百年中,数据不太可靠,但仍然可用。J.R.沃尔夫和J. A.戈蒂埃发现了日变化对太阳活动的依赖性,今天我们了解并可以反转这种关系,以根据地磁记录构建可靠的极紫外通量记录。我们将其与F10.7通量和太阳黑子数进行比较,发现重建的EUV通量以很高的精度再现了F10.7通量。另一方面,目前定义的相对太阳黑子数似乎开始不再是太阳磁活动的忠实代表,至少是通过EUV和相关指数测量的。重建表明,EUV通量达到相同的低(但非零)值在每个太阳黑子最小值(可能包括大极小),代表一个不变的“太阳磁场基态”。
2015-06-14 astro-ph.SR
Predicting a solar cycle before its onset using a flux transport dynamo model
我们首先回顾了第24周期开始前的预测。在总结了通量输运发电机模型的基础知识之后,我们讨论了如何使用这个模型来成功地预测太阳活动周期~24,假设太阳活动周期的不规则性是由于Babcock-Leighton机制中的波动引起的。我们指出,纬向环流的波动可能是周期不规则的另一个原因。
2018-08-26 astro-ph.SR
The emergence of magnetic flux and its role on the onset of solar dynamic events
大量的太阳动力学事件,如活动区的形成、喷流的发射和爆发的发生,往往与从太阳内部到表面和上方的磁通量的出现有关。在这里,我们提出了一个简短的审查发病,驱动和/或触发这样的事件的磁通量出现。我们简要地描述了一些关键的观测实例,理论方面和数值模拟,对揭示太阳动力学和活动相关的通量出现的机制。我们表明,重要的物理过程,如剪切和磁场线在新兴的通量区域或其附近的重联的组合,可以在各种时间和空间尺度上的太阳动力的一些最动态的现象。根据以前和最近的观测和数值研究,我们强调,在大多数情况下,这些过程都不能单独驱动并触发向太阳大气层和空间释放大量能量的爆炸现象,如耀斑,喷流和大规模喷发(例如CME)。此外,还必须考虑新兴磁场的物理特性(例如,强度、通量量、与相邻和预先存在的磁场的相对取向等)。以便更好地了解磁通量出现在太阳动力学事件开始时的确切作用。
2019-04-12 astro-ph.SR
Eruption of a multi-flux-rope system in solar active region 12673 leading to the two largest flares in Solar Cycle 24
2017年9月的太阳活动区(AR)12673产生了第24太阳活动周中最大的两次耀斑:9月6日的X9.3耀斑和9月10日的X8.2耀斑。我们试图详细地研究这两个大耀斑的演化过程以及与之相关的复杂磁系统。借助于NLFFF模型,我们确定了一个双层磁通绳配置以上的极性反转线(PIL)的AR核心区域。这两条磁绳的北端根植于一个负极性磁斑,在9月6日X9.3级耀斑之前,磁斑开始沿PIL运动并逆时针旋转。强烈的剪切运动和旋转导致两条磁通量绳的失稳,其中上一条绳随后由于扭结不稳定而向上爆发。紧接着,在这些绳索旁边的另外两组扭环束受到扰动,在5分钟内相继爆发,就像一个链式反应。同样,在9月10日同一AR发生的X8.2耀斑期间,检测到多个喷出物成分连续喷发。本文分析了03年9月至06年9月的AR磁场的演化,发现在主黑子的东面有五个偶极相继出现。这些偶极子之间的相互作用不断发生,伴随着磁通量抵消和强烈的剪切运动。在AR 12673中,显著的磁通出现和不同出现的偶极子之间的连续相互作用导致了复杂的磁系统,伴随着多个磁通绳和扭曲的环束的形成。我们认为,一个多通量绳系统的爆发导致了太阳活动周期24中的两个最大的耀斑。
2018-10-22 astro-ph.SR
How Common are Hot Magnetic Flux Ropes in the Low Solar Corona? A Statistical Study of EUV Observations
利用太阳动力学观测站(SDO)大气成像组件(AIA)131、171和304 A的观测数据,对141个M级和X级太阳耀斑中的热流绳进行了研究。一半的耀斑与日冕物质抛射(CME)有关。我们调查的目的是评估大耀斑中热流绳的频率,而不管它们相对于爆发开始的形成时间。使用形态学标准在131 A图像中识别通量绳,并且通过它们在较冷的171和304 A通带中的不存在来确认它们的高温。我们发现热通量绳在我们的45个事件(耀斑的32%),其中11个与局限耀斑,而其余34个与爆发耀斑。因此,几乎一半(49%)的喷发事件涉及热通量绳配置。补充的日出型X射线望远镜(XRT)数据的使用表明,这些百分比应被视为在大耀斑的热流绳的实际发生率的下限。
2015-07-14 astro-ph.SR
Testing a Solar Coronal Magnetic Field Extrapolation Code with the Titov-Demoulin Magnetic Flux Rope Model
在日冕中,磁通量绳被认为是解释磁自由能储存和太阳爆发的基本结构。迄今为止,从边界数据外推磁场是获得日冕全三维磁信息的主要途径。因此,能否可靠地恢复日冕磁通量绳是日冕外推的关键。本文采用Titov和Demoulin(1999)提出的解析磁通量绳模型对我们的日冕外推程序(CESE-MHD-NLFFF,Jiang & Feng 2012)进行了检验。通过仅使用底部边界中的向量场作为输入,我们在参数空间的代表性范围内使用模型测试了我们的代码,发现模型场以高精度重建。特别地,在磁通绳和周围拱圈之间形成的磁拓扑界面,即,也可靠地再现了“双曲线通量管”和“秃斑分界线表面”。通过这个测试,我们证明了我们的CESE-MHD-NLFFF代码可以应用于恢复磁通量绳在太阳日冕中,只要矢量磁图满足无力约束。
2015-07-07 astro-ph.SR
Modeling Solar Cycles 15 to 21 Using a Flux Transport Dynamo
内容:太阳活动极小期前后的极场和开放通量被认为与随后的太阳活动极大期的强度密切相关。目的:我们的目标是调查的行为的巴布科克-莱顿发电机与源极向项是基于观测到的太阳黑子面积和倾斜。特别是,我们调查是否在对流区底部的环形场的模式与观测到的太阳活动周期的最大值。研究方法:我们使用了一个通量传输发电机模型,包括对流泵和极向源项的基础上的历史记录的太阳黑子群的面积,位置和倾斜角模拟太阳活动周期15至21。结果如下:我们发现,极场附近的极小值和在对流区底部的环形通量都与随后的太阳活动水平的极大值高度相关(r = 0.85和r = 0.93,分别)。结论:Babcock-Leighton发电机与观测推断的相关性一致。
2013-04-21 astro-ph.SR
Two-step Emergence of the Magnetic Flux Sheet from the Solar Convection Zone
我们进行了二维MHD模拟的太阳通量出现。我们将对流区的初始磁通量片设置为z=-20,000 km。通量片上升通过对流层由于帕克不稳定性,然而,减速光球下方,因为等离子体的通量片堆积由于对流稳定的光球以上。同时,光球层内的通量面局部不稳定到Parker不稳定,并进一步演化为日冕(两步涌现模型)。我们进行了一个参数调查,以调查这个两步模型的条件。我们发现形成活动区的磁通量可能经历了两步出现。两步出现的条件是在对流区z=-20,000 km处的10^21 - 10^22 Mx和10^4 G。
2010-03-23 astro-ph.SR
Numerical Simulations of Torsional Alfvén Waves in Axisymmetric Solar Magnetic Flux Tubes
我们数值研究了阿尔文波沿轴对称和非等温太阳通量管嵌入太阳大气中传播。管磁场是无电流的,并且随高度发散,并且波由沿着管磁场线的周期性驱动器激发。主要结果是,两个波变量,速度和磁场扰动的方位角方向,表现不同的结果沿管的物理参数的梯度。为了解释这些差异的波的行为,时间演化的波变量和由此产生的截止周期为每个波变量的计算,并用于确定在太阳色球层中的区域,强烈的波反射可能发生。
2017-01-17 astro-ph.SR
Magnetic Configurations Related to the Coronal Heating and Solar Wind Generation I. Twist and Expansion Profiles of Magnetic Loops Produced by Flux Emergence
从太阳流出的气流称为太阳风,与日冕的加热相结合,这两个过程都在太阳上形成的磁性结构中进行。为了研究负责这些过程的磁配置,我们使用三维磁流体动力学模拟再现磁结构通过磁通出现,并调查他们的配置。我们专注于两个关键量表征的磁位形:无力参数α和磁通膨胀率fex,其中前者表示有多少磁场是扭曲的,而后者表示如何急剧的磁场扩展。我们得到这些量的分布在一个新兴的通量区域。结果表明,出射磁通区由两部分组成:外部分是磁通膨胀率大的磁回路,而光球足点处α值小;内部分是强电流流过的磁回路。我们还研究了组成新兴磁通区域的磁环的膨胀轮廓。在太阳表面附近的轮廓是由一个指数扩展型,而它是由一个二次扩展型在外层大气中。这些详细的磁位形的研究有助于发展一个现实的模型,日冕加热和太阳风的产生。
2013-12-31 astro-ph.SR
A Cancellation Nanoflare Model for Solar Chromospheric and Coronal Heating
用于加热日冕的纳米耀斑模型通常假设磁编织和重联是能量的来源。然而,最近从{ \sc日出}气球任务中以创纪录的空间分辨率进行的观测表明,光球磁通量抵消比以前认识到的要普遍得多。因此,我们研究的可能性三维重联驱动的通量抵消色球和日冕加热的原因。特别是,我们估计的高度和量的能量释放产生的磁通量抵消取决于磁通量的大小,磁通量抵消速度和叠加的场强。
2018-07-21 astro-ph.SR
The solar internetwork. III. Unipolar versus bipolar flux appearance
小尺度互联网(IN)磁场被认为是安静的太阳磁性的主要组成部分。因此,了解它们如何出现在太阳表面至关重要。在这里,我们采用了高分辨率,高灵敏度,长时间的Hinode/NFI磁图序列来分析的外观模式和时空演化的单个IN磁性元素内的超颗粒细胞在磁盘中心。从识别的通量补丁和磁摩擦模拟,我们发现有两个不同的人口的IN通量浓度:单极和双极功能。双极特征往往比单极特征更大更强。它们的寿命也更长,每个特征携带更多的通量。这两种类型的通量集中出现均匀的太阳表面。然而,我们认为,双极功能真正代表了太阳表面新通量的出现,而单极功能似乎是由背景通量的合并形成的。磁双极的出现速度比单极特征更快(68 Mx cm $^{-2}$日$^{-1}$),并提供超颗粒内部检测到的总瞬时IN通量的约70%。
2021-11-05 astro-ph.SR
New Cutoff Frequency for Torsional Alfv'en Waves Propagating along Wide Solar Magnetic flux Tubes
本文研究了孤立的、等温的、宽磁通量管埋在太阳色球层或低层日冕中时线性扭转Alfv'en波的传播。结果表明,管的宽度导致一个新的截止频率,这是一个本地量,给出了在不同的大气高度的波传播的条件。截止值用于确定色球层和低日冕中传播和反射波的频率范围。所得到的结果进行了比较,以前获得的薄磁通量管和差异进行了讨论。此外,还将结果与当前的一些观测数据进行了比较,并用于确定在不同大气高度的数据中传播波的存在;这对太阳大气中波的能量和动量传输以及线性扭转Alfven波在大气加热和风加速中的作用具有深刻的意义。
2020-08-09 astro-ph.SR
Small-scale Flux Emergence, Coronal Hole Heating, and Flux-tube Expansion: A Hybrid Solar Wind Model
太阳动力学天文台的极紫外线图像经常显示在磁图中看不到少数极性通量的地方存在环状精细结构,这表明在“单极”区域内短暂区域(ER)出现的速度被低估了。假设这一速率是相同的日冕洞内的安静的太阳,我们表明,ER和开放的场线之间的交换重联引起的太阳风能通量超过10 $^5$ erg厘米$^{-2}$ s $^{-1}$和规模作为在日冕底部的场强,与观测一致。除了在低日冕中提供欧姆加热外,这些重连事件可能是Alfv{é}n波的来源,其周期范围从$\sim$ 10分钟的颗粒时间尺度到许多小时的超颗粒/羽流时间尺度,其中一些较长周期的波在外日冕中被反射和消散。渐近风速取决于加热的径向分布,这在很大程度上是由通量管膨胀率控制。沿着与慢风相关的快速发散的通量管,加热很好地集中在音速点内部(1)因为向外传导的热通量密度和外部日冕温度降低,(2)因为净波能通量以与当地阿尔夫速度成比例的速率耗散。在这个“混合”太阳风模型中,重联加热了较低的日冕并驱动了质量通量,而波在更远的距离上将能量和动量传递给外流。
2021-04-08 astro-ph.SR
Numerical Simulation of Solar Magnetic Flux Emergence Using the AMR--CESE--MHD Code
太阳内部的磁通量出射到大气中被认为是形成太阳活动区和驱动太阳爆发的关键过程。由于观测能力的限制,通量涌现过程的研究通常采用数值模拟的方法。在本文中,我们开发了一个数值模型来模拟扭曲的磁通量管出现从对流区的电晕使用AMR-CESE-MHD代码,这是基于自适应网格加密的守恒元解元法。我们的模拟结果与以前许多类似的初始条件,但使用不同的数值代码的结果一致。在早期阶段,通量管在磁浮力的驱动下从对流区上升,直到接近光球层。出现在那里减速,随着磁通量的堆积,磁浮力不稳定性被触发,这使得磁场部分进入大气层。与此同时,光球层中出现了两个逐渐分离的极性集中区,通过涡旋和剪切运动将磁场和能量输送到大气中。相应地,日冕磁场也被重塑为包含薄电流层的S形配置,这类似于活动区的典型喷发前磁场配置。这样一个数值框架的磁通量出现,建立将适用于未来的调查,如何太阳爆发开始在磁通量出现活跃区。
2022-10-23 astro-ph.SR
Evolution of the solar magnetic flux on time scales of years to millenia
我们改进了太阳的开放和总磁通量的演变的时间尺度上的几年到千年的描述。在这里所采用的模型的太阳总磁通量和开放的磁通量的演变计算从出现在太阳表面的双极磁功能的形式,这是相关的太阳黑子数周期参数,可以估计从历史记录。与早期版本的模型相比,除了长寿命的开放通量之外,现在还考虑了开放通量的更快速衰减的分量。通过将其输出与总表面磁通量的观测值以及基于地磁指数的开放磁通量的重建进行比较来约束模型参数。本文还提出了一种从宇宙成因同位素记录得到的开磁通量出发,计算全新世太阳总磁通量和太阳黑子数的方法。通过分别考虑快速演化和缓慢演化的开放通量分量,该模型再现了太阳的开放通量,并根据aa指数重建,得到了行星际磁场径向分量更好的合理描述。最大的改进是在再现开放通量的周期变化,包括个别周期的振幅。此外,我们发现,自蒙德极小期结束以来,大约25%的模型化开路通量值低于当前低极小期期间的平均值。同样的比例观察到在重建的开放通量在全新世的基础上宇宙成因同位素,这表明,目前的太阳能最低条件低于平均水平,但并不例外的磁通量。
2009-11-23 astro-ph.SR
Catastrophe versus instability for the eruption of a toroidal solar magnetic flux rope
太阳爆发的开始在这里被公式化为磁灾难或不稳定性。两者都是从控制基本平衡的力平衡方程开始的。使用环形磁通绳在外部双极或四极场作为载流通量的模型,我们证明了折叠灾难的发生由几个代表性的演化序列在参数空间的稳定域中的平衡损失。我们验证了这一灾难和环面不稳定性发生在同一点,因此,它们是等价的描述太阳爆发的开始条件。
2014-07-08 astro-ph.SR