Mode Composition Shapes Magnetic Anisotropy in Solar Wind Turbulence
University of California, LA（加州大学洛杉矶分校）
研究揭示太阳风湍流中磁各向异性与压缩模态的关系，为三维湍流cascade提供了新视角。
2025-12-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Conditions for proton temperature anisotropy to drive instabilities in the solar wind
利用高分辨率的太阳轨道器数据，我们研究了质子温度各向异性驱动的镜像模式和倾斜消防水龙带不稳定性发生在太阳风的等离子体条件。我们发现，不稳定的等离子体表现出依赖于磁场的方向和体积太阳风的速度，不能单独用双绝热膨胀的太阳风之间的角度。角度依赖性表明，垂直加热Alfvénic风可能是负责。我们量化的两个不稳定性的发生率作为不稳定的间隔的长度的函数，因为它们是对流的航天器。这种分析表明，镜像模式和倾斜的消防水龙带不稳定性需要一个空间间隔的长度大于2至3个不稳定的波长，以放松等离子体到一个边缘稳定的状态，从而更接近热力学平衡的太阳风。我们的分析表明，这些不稳定性有效地发挥作用的条件在比太阳风湍流的相关长度短得多的尺度上局部变化。
2022-10-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On the Role of Chapman's Hydrostatic Solar Wind Mechanism in Parker's Hydrodynamic Solar Wind Model
University of Central Florida（中佛罗里达大学）
通过de Laval喷嘴类比，揭示Chapman静力学太阳风机制（基于静力平衡条件）在Parker流体动力学太阳风模型中几何等效于风道面积的归一化，且归一化因子为Chapman静力学径向密度分布，该结果对等温、多方气体及n维空间均成立。
2026-05-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Proton and electron temperatures in the solar wind and their correlations with the solar wind speed
太阳风的加热和加速是太阳物理学中尚未解决的基本问题之一。通常观察到质子温度$T_i$与太阳风速度$V_{SW}$高度相关，而电子温度$T_e$与太阳风速度显示出反相关或没有明显的相关性。在这里，我们检查帕克太阳探测器（PSP）和风的数据，并比较观测与模拟结果。在30个太阳半径以下的PSP观测清楚地表明，质子温度与风速之间存在正相关，而电子温度与风速之间存在负相关。一年（2019年）的WIND数据证实质子温度与太阳风速度呈正相关，但电子温度在慢风时随太阳风速度增加而增加，在快风时随太阳风速度减少。利用一维Alfvén波驱动的不同质子和电子温度的太阳风模型，我们首次发现，如果大部分耗散的Alfvén波能量加热的是离子而不是电子，那么自然会出现正的$T_i-V_{SW}$关联和负的$T_e-V_{SW}$关联.如果电子获得一小部分但有限的耗散波能量，则$T_e-V_{SW}$相关性随着到太阳的径向距离而演变，使得负相关性逐渐变为正。模式结果表明，阿尔文波是观测到的太阳风中质子和电子温度演化的可能解释之一。
2023-01-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Anisotropy of Imbalanced Alfvenic Turbulence in Fast Solar Wind
我们提出了第一次测量的尺度依赖的功率各向异性的Elsasser变量在不平衡的快速太阳风湍流。主要的Elsasser模式在较低的航天器频率是各向同性的，但在较高的频率变得越来越各向异性。次主导模式在整个过程中是各向异性的，但以与尺度无关的方式（在较高频率下）。在通常被认为是惯性范围的范围内，有两个不同的子范围表现出不同的标度。低阿尔芬比和浅标度的次主导Elsasser模式的速度和磁场标度之间观察到的差异的解释。总能量由后者主导。这些结果似乎不能完全解释的不可压缩不平衡MHD湍流的任何现有理论。
2010-12-09 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
Instabilities Driven by the Drift and Temperature Anisotropy of Alpha Particles in the Solar Wind
研究了太阳风中α粒子的微分流和温度各向异性导致平行传播的Alfvén/离子回旋（A/IC）波和快磁声/哨声（FM/W）波不稳定的条件.我们专注于$w_{\parallel α} \gtrsim 0.25 v_{\mathrm A}$的极限，其中$w_{\parallel α} $是平行α粒子的热速度和$v_{\mathrm A}$是阿尔文速度。我们推导出这些波的不稳定阈值的解析表达式，例如，最小不稳定α粒子束速度如何取决于$w_{\parallel α}/v_{\mathrm A}$、α粒子温度各向异性程度和α与质子温度比。我们验证我们的分析结果，使用数值解的完整的热等离子体色散关系。与以前的工作一致，我们发现，温度各向异性允许A/IC波和FM/W波变得不稳定，在显著较低的值的α粒子束速度$U_α$比在各向同性温度的情况下。同样，相对于$U_α=0$的情况，差流降低了激发A/IC或FM/W波所需的最小温度各向异性。我们讨论了我们的结果的相关性，α粒子在太阳风近1 AU。
2013-08-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Three-dimensional local anisotropy of velocity fluctuations in the solar wind
我们分析了从2005-2015年期间的风数据中提取的两个数据集中磁流体尺度下太阳风的速度波动，其特征在于强或弱的膨胀。膨胀影响各向异性的测量，因为它打破了平均磁场周围的轴对称。实际上，由结构函数（SF_B）测量的小尺度三维磁涨落（δB）的局部各向异性与强膨胀的管状结构一致。当进入弱膨胀时，由于SFB沿两个垂直方向之一变平，结构变成带状。与强膨胀的谱斜率-5/3一致的幂律指数现在变得更接近-3/2。这个指数也是太阳风速度波动的特征。我们研究速度涨落（δV），以了解其结构函数（SF_V）的各向异性是否也随膨胀强度而变化，以及一旦考虑各向异性，与磁谱指数的差异是否会消失。我们发现SF_V一般比SF_B平坦。当膨胀由强变弱时，垂直SF_V进一步扁平化，小尺度各向异性由管状结构转变为带状结构。这两种类型的各向异性，共同的SF_V和SF_B，与不同的大尺度方差各向异性的δB在强和弱扩展数据集。我们的结论是，SF_V显示出类似于SF_B的各向异性三维标度，但系统的平坦标度，反映了全球光谱斜率之间的差异。
2019-04-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Solar-cycle Variability of Composite Geometry in the Solar Wind Turbulence
本研究利用Wind航天器跨越两个多太阳周的观测数据，通过两种检验方法发现太阳风湍流以二维成分为主，且平板湍流占比随太阳活动增强而升高，为理解太阳风湍流的太阳周变化提供了新依据。
2025-05-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Sub-Alfvenic Solar Wind observed by PSP: Characterization of Turbulence, Anisotropy, Intermittency, and Switchback
在磁场占主导地位的低日冕区域，阿尔芬速度远高于风速。相比之下，近地太阳风是强烈的超阿尔文风，即，风速大大超过阿尔芬速度。这些制度之间的过渡被经典地描述为“阿尔芬点”，但实际上可能发生在一个分布式阿尔芬临界区。美国宇航局的帕克太阳探测器（PSP）任务已经进入这一区域，因为它遵循一系列逐渐接近太阳的轨道。在第8次和第9次与太阳相遇期间，PSP在距离太阳16个太阳半径的地方，对四个延长的时期进行了采样，其中太阳风的速度被测量为小于当地的阿尔芬速度。这是PSP首次在日光层内对亚阿尔夫文太阳风进行现场探测。在这里，我们探讨这些样本的亚阿尔夫文太阳风，这可能会提供重要的预览的物理过程中运行在较低的高度。具体来说，我们的特点的湍流，各向异性，不稳定性，和方向性的回折属性，这些子Alfvenic风和对比这些与邻近的超Alfvenic期间。
2022-01-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Acceleration of polytropic solar wind: Parker Solar Probe observation and one-dimensional model
太阳日冕等离子体加速到超音速是太阳物理学中最基本但尚未解决的问题之一。尽管帕克关于等温日冕的开创性理论取得了成功，但现实的太阳风被观察到是非等温的，其温度随径向距离的衰减通常可以拟合到多方模型。在这项工作中，我们使用帕克太阳探测器的数据，从前九次遭遇估计多变指数的太阳风质子。估计的多变指数大致在1.25和1.5之间变化，并且强烈地依赖于太阳风的速度，较快的太阳风平均显示较小的多变指数。本文对具有多变指数$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
Proton temperature anisotropy and magnetic reconnection in the solar wind: effects of kinetic instabilities on current sheet stability
我们通过二维混合模拟研究了质子各向异性驱动的动力学不稳定性对磁重联发生的作用。研究了在周围等离子体中存在质子温度各向异性时电流片的无碰撞撕裂。我们的结果证实，电流片区域内的各向异性质子可以显着增强/稳定电流的撕裂不稳定性。此外，大质子温度各向异性激发的线性不稳定性相关的波动可以显着影响等离子体的稳定性和扰动的电流片，触发撕裂不稳定性。我们发现，这样一个复杂的耦合导致更快的撕裂演化的制度，具有较大的垂直温度时，离子回旋不稳定性产生的各向异性质子分布函数。相反，在存在相反的各向异性的情况下，由具有较大平行温度的不稳定背景质子激发的消防水带波动不能有效地使电流片不稳定，电流片在消防水带饱和后长时间保持稳定。我们讨论了这种新的耦合对太阳风和日球等离子体动力学的可能影响。
2012-12-10 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
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
Interplay Between Anisotropy- and Skewness-driven Whistler Instabilities in the Solar Wind under the Core-Strahlo model
本文通过线性动理学理论，采用芯-斯特拉洛模型研究太阳风中温度各向异性与场向偏斜共同驱动的哨声波不稳定性，发现超热斯特拉洛群体是更强的自由能源，且可忽略芯各向异性贡献。
2023-07-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Quasilinear approach of the cumulative whistler instability in fast solar winds: Constraints of electron temperature anisotropy
上下文太阳能外流是自由能的一个重要来源，它以多种形式积累，如光束（或漂移）分量和/或温度各向异性。然而，等离子体粒子的动力学各向异性不会无限增长，粒子-粒子碰撞也不足以解释这些各向异性的观测极限。相反，自生波不稳定性可以有效地约束动力学各向异性，但现有的方法是简化的，并没有提供令人满意的解释。因此，快速太阳风中电子温度（$T$）显示的各向同性的小偏差还没有得到解释。目标。本文对快速太阳风中由各向异性电子驱动的哨声不稳定性提供了一种先进的准线性描述。增强的哨声状波动可以约束温度各向异性$A \equiv T_\perp /T_\parallel > 1$的上限，其中$\perp, \parallel$是相对于磁场方向定义的。方法.研究的是自生哨声不稳定性，累积驱动的温度各向异性和相对（计数器）漂移的电子布居，例如，核心和晕电子。最近的研究表明，准稳定的状态是不受限制的线性不稳定性阈值，但扩展的准线性方法是必要的，在这种情况下，来描述他们。结果从累积哨声不稳定性的准线性理论出发，得到了稳定性的临界条件，该条件接近于观测到的电子布居的准稳态，不稳定性饱和度由温度各向异性和电子布居相对漂移的弛豫决定.
2019-05-27 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The Radial Evolution of the Solar Wind as Organized by Electron Distribution Parameters
利用帕克太阳探测器（PSP）的观测资料，研究了内日球层太阳风的径向演化。我们分析了电子速度分布函数观测到的太阳风电子，阿尔法，质子套件，估计日冕电子温度和当地电势在太阳风。由后者的值和当地的流速，我们计算出渐近太阳风的速度。我们分组的PSP观测的渐近速度，并在每组内的风速，电子温度和电势的径向演变的特征。与以前的工作一致，我们发现电子温度（本地和日冕）和电势与风速是反相关的。这意味着，电子热压力和相关的电场可以提供更多的净加速度在慢风比在快风。然后，我们利用推断的日冕温度和外推的电+引力势表明，电场驱动的外逸层模型和等效的热驱动的流体动力学模型可以解释整个观测到的速度最慢的太阳风流。另一方面，这两类模型都不能解释观测到的更快的太阳风流的速度，因此需要额外的加速机制。
2022-07-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
27-day Variation of the Three Dimensional Solar Anisotropy of Galactic Cosmic Ray: 1965-2014
研究了1965-2014年三维（3D）银河宇宙线（GCR）各向异性的27天变化的时间评估。根据中子监测器和名古屋μ子望远镜的数据，得到了三维各向异性矢量。我们分析了（1）黄道平面内的二维（2D）GCR各向异性和（2）垂直于黄道平面的南北各向异性的27天变化。研究了2D GCR各向异性的27天变化的时间线，我们证实，在太阳活动的最低时期的平均振幅是极性相关的，因为它是从漂移理论的预期。在负极性时期的振幅是较小的，正如我们以前所示。在1965-2014年的27天变化中，可以看到与太阳周期相关的弱11年变化和与太阳磁周期相关的强22年变化模式。我们发现，27天的变化的GG指数（是南北不对称性的措施）根据太阳周期的变化与11年的周期，是在良好的协议与27天的变化的GCR各向异性的IZMIRAN组计算的组件的At。详细分析了2007-2008年第23周太阳活动极小期和2013-2015年第24周太阳活动极大期。在第24太阳周，利用名古屋望远镜资料计算的GG指数与行星际磁场（IMF）的By分量有很好的相关性，并显示出明显的周期性变化。
2015-09-18 astro-ph.HE 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
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
Incorporating Kinetic Physics into a Two-Fluid Solar-Wind Model with Temperature Anisotropy and Low-Frequency Alfven-Wave Turbulence
我们开发了一个1D的太阳风模型，其中包括单独的能量方程的电子和质子，质子温度各向异性，碰撞和碰撞的热通量，和低频，反射驱动，阿尔芬波湍流的分析处理。为了划分电子加热，平行质子加热和垂直质子加热之间的湍流加热，我们采用线性波阻尼和非线性随机加热理论的结果。当质子温度各向异性超过任一不稳定性的阈值时，我们通过增加质子俯仰角散射率来解释镜像和倾斜消防水管不稳定性。我们数值积分的模型方程向前的时间，直到达到一个稳定的状态，专注于两个快速太阳风的解决方案。这些解与许多观测结果一致，支持阿尔芬波湍流在太阳风起源中起重要作用的观点。
2011-11-29 astro-ph.SR physics.space-ph
Persistence of small-scale anisotropy of magnetic turbulence as observed in the solar wind
利用Helios 2号探测器观测的太阳风资料，研究了磁流体动力学湍流的各向异性。我们调查的行为的完整的高阶矩张量的磁场增量，我们比较通常的纵向结构功能，具有各向同性和各向异性的贡献，完全各向异性的贡献。标度指数已被提取的插值标度函数。与流体流动中常见的湍流不同，小尺度的磁波动保持各向异性。我们讨论了各向异性和双折射率的径向依赖性以及它们之间的关系。
2006-07-13 physics.data-an physics.plasm-ph physics.space-ph
Anisotropy of Electric Field Fluctuations Spectrum of Solar Wind Turbulence
为了研究太阳风湍流在惯性范围内的功率和谱指数各向异性，我们使用了Cluster航天器在自由太阳风中积累的70个间隔的电场数据。利用小波分析技术计算了电场起伏功率谱，并研究了其谱指数随日心径向与本地平均磁场夹角的变化。我们发现明确的功率和频谱指数的各向异性的频率范围从0.01 Hz到0.1 Hz，与更多的权力在平行波动比垂直。我们还报告了我们的研究各向异性作为一个功能的太阳活动。
2020-09-22 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
Anisotropy of Solar-Wind Turbulence in the Inner Heliosphere at Kinetic Scales: PSP Observations
太阳风湍流的各向异性是理解日球层尺度间能量传递和场与粒子间能量转换物理的关键问题。使用\emph{Parker Solar Probe}（\emph{PSP}）的测量，我们提出了一个观察的各向异性在动力学尺度上的缓慢，Alfvénic，太阳风的内日球层。\textbf{The magnetic compressibility behaves as expected for kinetic Alfvénic turbulence below the ion scale.}一个陡峭的过渡范围之间的惯性和动力学范围内的所有方向相对于当地的背景磁场方向。发现$k_\perp \gg k_\parallel$的各向异性在过渡区和动力学区都很明显，动力学区的幂次各向异性$P_\perp/P_\parallel > 10$大于过渡区的幂次各向异性，且比1 au的幂次各向异性强.光谱指数在过渡范围内从$α_{t\parallel}=-5.7\pm 1.0$到$α_{t\perp}=-3.7\pm 0.3$变化，在动力学范围内从$α_{k\parallel}=-3.12\pm 0.22$到$α_{k\perp}=-2.57\pm 0.09$变化。相应的波矢各向异性在过渡范围内具有$k_\parallel \sim k_\perp^{0.71\pm 0.17}$的标度，并且在动力学范围内变为$k_\p…
2021-05-15 astro-ph.SR physics.space-ph
The Temperature Anisotropy and Helium Abundance Features of Alfvénic Slow Solar Wind Observed by Parker Solar Probe, Helios, and Wind Missions
本文利用PSP、Helios和Wind数据统计分析高度阿尔芬尼化慢速太阳风的温度各向异性与氦丰度，发现其近太阳普遍存在、呈U形速度分布并含低速群体，且与快速太阳风源区不完全相同。
2025-06-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Proton-proton collisional age to order solar wind types
太阳风流的性质是由它的源区和传输效应决定的。与太阳风类型无关，现场测量的太阳风总是受到两者的影响。我们考虑质子-质子碰撞年龄作为1 AU处太阳风的排序参数，并探讨其与Xu & Borovsky（2015）开发的太阳风分类方案的关系。我们用这个来表明，明确的磁场信息是不需要这种太阳风分类。基于这一分类的三种基本太阳风类型涵盖不同的质子-质子碰撞年龄$a_{col,p-p}$方面的制度的观察，我们提出了一个简化的太阳风分类方案，仅基于质子-质子碰撞年龄。由此产生的所谓PAC太阳风分类器是完整的Xu & Borovsky（2015）太阳风分类方案的替代方案，并导致与完整的Xu & Borovsky（2015）方案非常相似的分类。质子-质子碰撞年龄使太阳风有序化。这意味着潜在的内在关系的等离子体属性，特别是质子温度和磁场强度在每个等离子体制度。我们认为，扇区反转等离子体是一个组合，特别缓慢和密集的太阳风和大多数流相互作用的边界。大多数太阳风参数（例如，磁场强度B和氧电荷状态比$n_{O^{7+}}$ / $n_{O^{6+}}$）随太阳活动周期而变化。因此，所有基于阈值的太阳风分类方案也需要适应太阳活动周期。
2020-03-24 astro-ph.SR physics.space-ph
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
Inertial-range Turbulence Anisotropy of the Young Solar Wind from Different Source Regions
本文利用帕克太阳探测器前19次相遇数据，研究了来自冕洞、流带和低马赫数边界层的年轻太阳风惯性区湍流各向异性，发现0.3 au以内slab涨落比1 au处更丰富，且方差各向异性随质子等离子体β变化。
2025-07-06 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
Power and spectral index anisotropy of the entire inertial range of turbulence in the fast solar wind
我们测量的功率和光谱指数的各向异性的高速太阳风湍流的尺度大于外尺度下降到离子gyroscale，从而覆盖整个惯性范围。我们表明，在湍流的外尺度的功率和谱指数近似各向同性。湍流级联在较小尺度下导致功率各向异性，表现为频谱的各向异性标度：接近局部磁场的k^{-5/3}和k^{-2}，与临界平衡的Alfvenic湍流一致。通过使用在不同的径向距离从太阳的数据，我们表明，惯性范围的宽度不随日心距离的变化，并解释这一点，通过计算的径向依赖性的比例外尺度的离子陀螺仪。在最小尺度的惯性范围内，接近离子陀螺仪，我们发现平行于磁场方向的功率增强与垂直功率的减少相一致。这很可能与离子动力学模式的能量注入有关，如消防水龙带不稳定性，也标志着太阳风湍流耗散范围的开始。
2010-02-10 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Particle-In-Cell simulations of the parallel proton firehose instability influenced by the electron temperature anisotropy in solar wind conditions
对太阳风的现场观测表明，相对于行星际磁场方向，粒子温度的各向异性程度有限。动力学电磁不稳定性是有效的，以防止过度增长的各向异性的粒子速度分布函数。其中，水龙带不稳定性通常被认为是阻止平行温度的增加，从而形成太阳风中电子和质子的速度分布函数。我们提出了一个非线性模型的平行消防水龙带不稳定性，保留了动力学描述的电子和质子。一维（1D）完全动力学粒子在细胞模拟使用的能量守恒半隐式方法（ECsim）进行澄清的作用，电子温度各向异性的发展中的平行质子消防水龙带不稳定性。我们发现，在电子温度各向异性的存在下，平行于背景磁场的温度高于垂直方向上的温度，平行质子水龙带不稳定性的发生更早，其增长速度更快。增强的波动有助于粒子散射，将温度各向异性降低到稳定的、接近各向同性的状态。仿真结果与线性理论结果吻合较好。还考虑了在相对于磁场的倾斜角度下的1D模拟的测试情况，作为研究质子和电子对不稳定性的全谱的累积效应的第一步。
2020-04-01 physics.plasm-ph physics.space-ph
Cross Helicity and the Helium Abundance as an in situ Metric of Solar Wind Acceleration
该研究利用28年Wind卫星数据，结合氦丰度与交叉螺旋度，提出新的太阳风分类方案，揭示阿尔芬慢风源于开放场区域，并挑战传统双态范式。
2025-02-10 astro-ph.SR physics.space-ph
Directly comparing coronal and solar wind elemental fractionation
随着太阳风在日光层中传播，动力学过程不可逆转地消除了近太阳加热和加速过程的特征。然而，太阳风的元素分馏在过境期间应该不会改变，使其成为这些过程的理想示踪剂。我们的目的是直接验证，如果太阳风元素分馏是反映日冕源区分馏，无论是在不同的太阳风源区域内和跨。一个反映射方案被用来预测高级成分探测器（ACE）测量的太阳风起源于日冕。然后将由日之出极紫外成像光谱仪（EIS）在源区测量的日冕成分与现场太阳风成分进行比较。在每小时的时间尺度上，日冕和太阳风成分之间没有明显的相关性。与此相反，在日冕和太阳风中，各个源区内分馏值的分布是相似的，但不同源区之间的分布有明显的重叠。匹配的分布直接验证了元素组成是保守的等离子体从日冕的太阳风，进一步验证它作为加热和加速过程的示踪剂。源之间的分馏值的重叠意味着不可能仅通过比较太阳风和日冕成分测量来确定太阳风源区，但可以使用比较来验证与预测的航天器-日冕连接的一致性。
2020-08-08 astro-ph.SR physics.space-ph
Cross-field transport and pitch-angle anisotropy of solar energetic particles in MHD turbulence
最近对太阳高能粒子在日光层湍流中传播的模拟也在本讲习班上讨论，研究了俯仰角散射和垂直输运在日光经度上粒子传播中的作用，如多航天器测量（STEREO A/B、ACE、SOHO等）所示。在不同的能量范围内都是1 AU。在某些情况下，颗粒分布的一阶俯仰角各向异性是不可忽略的。本文计算了两种MHD湍流模型（a）3-D各向同性模型和（b）Goldreich-Sridhar提出的各向异性模型，在考虑俯仰角依赖性的非均匀湍流中由于梯度/曲率漂移引起的平均垂直位移。我们发现，在这两种情况下，漂移规模为$(1-μ^2)^2$与余弦的俯仰角$μ$，与以前的模型运输的SEP。这一结果可能会影响SEP通过日光层传播的模型。
2015-12-30 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-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
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
Influence of Heliolatitudinal Anisotropy of Solar FUV/EUV Emissions on Lyman-alpha Helioglow: SOHO/SWAN Observations and WawHelioGlow Modeling
对太阳表面的观测表明，不均匀的辐射通量与明亮的活动区和较暗的冕洞有关。FUV/EUV源辐射的变化可以预期会影响由星载仪器测量的莱曼α背散射辉光。特别是，如果太阳FUV/EUV辐射的日纬度结构没有正确地包括在日光层辉光的建模中，那么从天空中的日辉光变化推断太阳风的日纬度结构可能是相当具有挑战性的。我们目前的太阳莱曼α辐射的日纬向结构的分析结果推断从SOHO/SWAN卫星观测的日光强度与最近开发的WawHelioGlow模型得到的模拟结果的比较。我们发现，除了随时间变化的太阳纬度各向异性的太阳风，也随时间变化的太阳莱曼α和光致电离辐射的强度的太阳纬度变化必须考虑到重现所观察到的日光调制在天空中。我们提出了一个特定的纬度和时间依赖性的太阳莱曼α通量作为我们的分析结果。我们还分析了极赤道各向异性接近太阳表面和观察者位于远离太阳的差异。我们讨论了这些研究结果的解释日光层辉光观测的影响。
2021-09-16 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
Proton Temperature Anisotropy Across Interplanetary Shocks: A Statistical Analysis with WIND observations
University of Alabama in Huntsville（亨茨维尔阿拉巴马大学）；Center for Space Plasma and Aeronomic Research (CSPAR)（空间等离子体与天文研究中心）
研究行星际激波对质子温度各向异性的影响，通过统计分析发现激波几何、压缩和距离影响各向异性，揭示非绝热过程的重要性及不稳定性调节机制。
2026-04-02 astro-ph.EP 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
Alpha-proton Differential Flow of the Young Solar Wind: Parker Solar Probe Observations
α粒子相对于质子的速度可以根据太阳风的类型和与太阳的距离而变化（Marsch 2012）。先前的航天器测量到的α质子的速度差低至0.3天文单位。帕克太阳探测器（PSP）现在首次能够洞察新加速的太阳风靠近太阳的差异流动。在这里，我们研究的PSP近日点附近的相遇3-7时，核心太阳风是在太阳探测器离子分析仪（SPAN-I）仪器的视野质子和α体速度之间的差异。正如以前在较大的日光层距离的报告，α质子差速度观测的PSP是更大的快风比慢太阳风。我们比较PSP观测与各种航天器的测量，并提出了径向和时间演化的α-质子差速度。差异流随着太阳风从太阳传播而减小，这与以前的观测结果一致。虽然Helios表现出一个小的径向依赖性差流的缓慢太阳风，PSP清楚地表明这种依赖性的年轻缓慢太阳风下降到0.09 AU。我们的分析表明，α-质子差速度的大小主要是低于本地阿尔文速度。此外，阿尔法粒子通常比靠近太阳的质子移动得更快。PSP在其第八次遭遇期间穿过Alfvén表面，并可能在未来的遭遇中穿过它，使我们能够首次调查非常接近太阳风加速源区域的差异流。
2022-02-07 astro-ph.SR physics.space-ph
Suzaku detection of enigmatic geocoronal solar wind charge exchange event associated with coronal mass ejection
朱雀探测器在2013年4月14-15日探测到与太阳爆发有关的软X射线背景增强。太阳爆发伴随着一个M6.5的太阳耀斑和一个带有磁通量绳的日冕物质抛射。增强的软X射线背景在半天内出现轻微变化，然后在几个小时内出现清晰的变化。前者的光谱是由氧发射线，而后者的特点是由一系列的发射线，从高度电离的碳到硅。软X射线增强起源于地冠太阳风电荷交换。然而，与ACE和WIND卫星测量的太阳风质子通量似乎没有显著的时间相关性。从其它太阳风特征来看，我们认为伴随着日冕物质抛射的行星际激波和紧接着激波后面的湍流鞘压缩了周围的太阳风离子，从而导致了软X射线的增强。此外，富集的发射谱线被推测是由于日冕物质抛射中一组不寻常的离子丰度和电离状态。我们发现一个更好的时间相关性与太阳风α通量，而不是太阳风质子通量。我们的研究结果表明，太阳风质子通量并不总是一个很好的指标地冠太阳风电荷交换，特别是与日冕物质抛射。相反，太阳风阿尔法通量应在天文观测中检测到这种软X射线增强时进行研究。
2019-02-19 astro-ph.SR physics.space-ph
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
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
