Solar Energetic Particle transport near a Heliospheric Current Sheet
太阳高能粒子（SEP）是空间天气的重要组成部分，在行星际磁场（IMF）的强烈引导下，SEP在行星际介质中传播。在这项工作中，我们分析的影响，一个单位的日光层电流片（HCS）的质子传播SEP释放网站到地球。我们模拟质子传播的分析定义的平面电流片附近的完整的3-D轨迹，收集到直方图，注量图和虚拟观察者的时间分布在1- 800兆电子伏的能量范围内的综合统计。我们表明，质子经历了显着的电流片漂移到遥远的彗星，导致时间剖面表现出多个组件，这是一个潜在的来源，令人困惑的解释观测。我们发现，在一个现实的参数范围内的电流片厚度的变化对粒子的传播几乎没有影响。我们发现，IMF配置强烈影响质子的减速。我们表明，在我们的模型中，存在一个平坦的赤道HCS在内日球层限制质子进入对面的半球。
2017-01-16 astro-ph.SR physics.space-ph
Parallel Diffusion Coefficient of Energetic Charged Particles in the Inner Heliosphere from the Turbulent Magnetic Fields Measured by Parker Solar Probe
利用帕克太阳探测器实测磁湍流谱，基于准线性理论计算内日球层高能粒子平行扩散系数，发现其随距离和能量指数增长，并给出经验公式。
2024-03-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Investigation of the possible source for solar energetic particle event of 2017 September 10
根据地球同步运行环境卫星（GOES）和地面中子监测仪观测到的太阳质子数据，以及ACE航天器测量到的近相对论电子数据，估算了不同能量质子和近相对论电子的起始时间，并与太阳软、硬X射线和射电爆发的起始时间进行了比较。结果表明，首先到达的相对论和非相对论质子和电子都可能被耀斑加速。结果还表明，不同能量的质子释放时间可能不同，低能量的质子可能比高能量的质子释放得早。一些质子加速并发耀斑可能会进一步加速CME驱动的冲击波。
2018-05-03 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Proton energization by phase-steepening of parallel propagating Alfvénic fluctuations
利用混合模拟方法研究了平行传播的大振幅阿尔夫文涨落的相位陡化前沿产生的磁不连续处的质子散射。我们发现，色散效应产生崩溃的波通过相位陡化和随后产生的可压缩的波动，调解一个有效的本地能量转移从波的质子。质子散射在陡峭的边缘造成非绝热质子垂直加热。此外，平行电场在传播前沿介导的质子沿平均场的加速。一个稳定的状态，实现质子分布函数显示在阿尔文速度的场对齐的光束，和可压缩的波动很大程度上阻尼。我们讨论了我们的研究结果的背景下Alfvénic太阳风的影响。
2021-04-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Relationship between Intensity of White-Light Flares and Proton Flux of Solar Energetic Particles
太阳高能粒子（SEP），包括质子和重离子，被认为是由CME冲击或由磁重联加速。后者也产生太阳耀斑，其中白光耀斑（WLF）是能量最高的耀斑之一。磁重联发生在日冕中，加速粒子沿着磁环向下和向上传播。前者是火炬排放的来源，后者被认为是SEP。因此，耀斑发射和SEP事件之间的比较提供了有价值的约束，在确定加速网站的SEP。我们收集了2010年至2017年观察到的43个SEP事件，并分别研究了它们与SDO/HMI和GOES观察到的WL发射和SXR流感的相关性。初步结果表明：1）在47个SEP事件中，有39个在白光和SXR下没有可探测到的耀斑辐射。2)大多数强WLF与SEP无关。3)质子通量和等效面积之间没有明显的相关性，等效面积是衡量WLF发射大小的一个量。一个直接的推测是，在所分析的事件中，SEP和为WLF供电的高能电子的加速过程可能不同。
2018-01-12 astro-ph.SR
Observations of Kappa Distributions in Solar Energetic Protons and Derived Thermodynamic Properties
本文使用kappa分布函数对PSP/IS⊙IS在10-60 MeV观测的太阳高能质子能谱高能尾进行建模，首次推导了ICME及其驱动激波相关质子的热力学性质，发现质子温度与密度反相关，且温度、kappa和熵随时间增加。
2024-07-29 astro-ph.SR
Integrated Geostationary Solar Energetic Particle Events Catalog: GSEP
本文介绍了一个涵盖太阳活动22、23和24周的太阳高能粒子（SEP）事件目录。我们关联和整合现有的三个目录的基础上，地球同步业务环境卫星（GOES）积分质子通量数据。我们对目录中的每个事件进行了可视化验证和标记，以提供均匀的数据集。我们已经确定了总共341个SEP事件，其中245个跨越了空间天气预报中心（SWPC）的显著质子事件阈值。元数据包括与可能的太阳爆发源有关的物理参数和可观测量，即每个事件的耀斑和日冕物质抛射。每个事件的时间序列切片数据以及若干能量带的质子通量强度分布图已公开提供。该数据集使机器学习（ML）和统计分析的研究人员能够了解SEP和用于空间天气预测的源喷发特征。
2022-08-08 astro-ph.SR physics.space-ph
Solar Energetic Particle Events with Short and Long Onset Times
太阳高能粒子（SEP）事件通常被认为是由日冕物质抛射（CME）驱动的激波引起的，它表现出多种多样的时间行为。例如，TO，相对于CME的发射的>10 MeV质子起始时间，具有至少一个数量级的分布，即使当源区离所谓的良好连接的质子束不远时。重要的是要了解是什么控制着TO，特别是在空间天气预测方面。在这里，我们研究了两个SEP事件从西半球是不同的TO的基础上>10 MeV的质子数据从地球同步运行环境卫星，尽管相似的CME的速度和经度的源区。我们试图通过CME高度-时间剖面和射电动力学谱的结合，来寻找CME驱动激波发展和Alfvén马赫数达到某个阈值时，不同TO（质子释放时间）的原因。我们还讨论了如何CME-CME相互作用和活动区的属性可能会影响质子释放时间。
2023-02-27 astro-ph.SR physics.space-ph
Energetic Proton Propagation and Acceleration Simulated for the Bastille Day Event of July 14, 2000
这项工作提出了2000年7月14日（“巴士底日”）太阳质子事件的模拟结果。我们使用了高能粒子辐射环境模型（EPREM）和SPE威胁评估工具（STAT）框架内的CORona-HELiosphere（CORHEL）软件套件来模拟由于CME通过低日冕而导致的质子加速到GeV能量，并将模型结果与GOES-08观测结果进行了比较。耦合模拟对粒子加速从1到20 $R_\odot$进行建模，之后仅对粒子传输进行建模。模拟大致再现了峰值事件通量，以及高能粒子事件的时间和空间位置。虽然模拟的前几个小时内的峰值通量和总体变化与观测结果吻合良好，但模拟的CME在几个小时后超出了内部模拟边界。因此，该模型准确地描述了在低日冕的加速过程，并解决了最快速的加速接近太阳的网站。来自地球附近多个模拟观测者的积分通量包络图进一步改善了与观测的比较，并增加了预测太阳粒子事件的可能性。在低能量范围内，能量谱的破幂律拟合符合扩散加速理论。在高能量范围内，它们展示了加速率的变化，并反映了太阳周期23 GLE观测到的事件间变化。我们讨论了改进STAT预测的方法，包括使用校正的GOES能量箱和计算种子光谱的拟合。本文展示了一个预测工具，模拟低冠SEP加速度。
2021-01-25 astro-ph.SR physics.space-ph
Interpretation of increased energetic particle flux measurements by SEPT aboard the STEREO spacecraft and contamination
上下文行星际（IP）激波被认为是在日光层中原位观测到的高能带电粒子的加速器。然而，行星际介质中的冲击对近相对论电子的加速经常受到质疑。2011年8月9日，一个共旋相互作用区（CIR）经过STEREO B（STB），导致太阳电子和质子望远镜（SEPT）的电子和离子通道的通量增加。由于在几keV到几百keV范围内的电子测量依赖于所谓的磁箔技术，这是由SEPT利用，离子可以有助于电子通道。目标。我们的目的是调查是否在2011年8月9日CIR事件中的SEPT的电子通道的通量增加是由离子污染。方法.我们计算的SEPT响应函数的质子和氦利用更新的GEANT 4模型的SEPT。假设质子和氦的CIR高能粒子离子谱遵循带函数，每个核子的能量具有恒定的氦质子比。结果我们的分析导致氦质子比为16.9%，质子通量遵循带函数，参数为$I_0 = 1.24 \cdot 10^4$ /（cm 2 s sr MeV/nuc.），$E_c = 79$ keV/nuc.和$γ_1 = -0.94$和$γ_2 = -3.80$的光谱指数，它们与STB上的超热离子望远镜（SIT）的测量结果符合得很好。结论.由于我们的结果解释了SEPT测量，因此我们得出结论，CIR在$55$ keV和$425$ keV之间没有显著量的电子被加速。
2018-01-04 astro-ph.SR physics.space-ph
Proton Acceleration in Low-beta Magnetic Reconnection with Energetic Particle Feedback
本研究针对磁重联中高能粒子在磁流体尺度的反作用研究空白，提出MHD-SDE耦合方法，发现低β磁重联下高能粒子反馈会抑制压缩结构、形成更陡的幂律能谱，证实其在磁重联与粒子加速中的关键作用。
2024-11-04 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
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
Global Numerical Modeling of Energetic Proton Acceleration in a Coronal Mass Ejection Traveling through the Solar Corona
太阳现象将质子和电子加速到高能（有时是GeV/核子）是空间天气的一个关键组成部分。这些太阳高能粒子（SEP）事件可能会损坏航天器和通信，并对人类造成辐射危害。对扩散加速和粒子传播的理想磁场进行了深入的粒子加速模拟，同时日冕物质抛射（CME）的MHD模拟质量得到了显著提高。然而，到目前为止，这两块拼图在很大程度上仍然是分离的。这样的结构可能不仅包含激波，还包含相当大的鞘层和其后面的堆积压缩区域，并且可能根据日冕的基本条件随经度和纬度而变化。在这项工作中，我们已经耦合的结果，从一个详细的全球三维MHD随时间变化的CME模拟的全球质子加速和运输模式，以研究SEP加速的时间依赖性影响之间的1.8和8太阳半径在2005年5月13日CME。我们发现，源人口被加速到至少100兆电子伏，分布增强到6个数量级。加速效率沿探测动态演化的日冕物质抛射的不同区域的磁力线变化很大，日冕物质抛射的动力学受大尺度日冕磁场结构的影响。我们观察到强烈的加速鞘区后面的冲击。
2014-06-09 astro-ph.SR physics.space-ph
Predicting the energetic proton flux with a machine learning regression algorithm
INAF-Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali（意大利国家天体物理研究所天体物理学与行星空间研究所）
针对太阳质子事件预测多采用分类模型的现状，提出仅用电子通量特征的机器学习回归算法，可提前1小时预测高能质子通量，适用于深空近地辐射监测及火星等无实时耀斑数据的航天任务。
2024-06-18 astro-ph.IM astro-ph.SR cs.LG
Heliospheric Transport of Neutron-Decay Protons
我们报告的新模拟的高能质子的运输起源于高能中子的衰变产生的太阳耀斑。由于中子移动迅速，但对太阳风磁场不敏感，因此衰变质子产生于广阔的空间区域，在足够大的伽马射线耀斑发生后的许多小时内，它们应该可以被现有的仪器在很宽的辐射范围内探测到。更接近太阳的航天器预计会看到比地球-太阳距离更高的强度。当前的太阳活动周期应提供一个极好的机会，可以利用多个航天器在不同的日射面和距太阳的距离上观测中子衰变质子。
2012-08-10 astro-ph.SR physics.space-ph
Scaling Relations in Coronal Mass Ejections and Energetic Proton Events associated with Solar Superflares
为了探讨太阳“超级耀斑”对空间天气的潜在影响，我们研究了能量高于$ 10 \rm MeV$的高能质子峰值通量之间的统计关系（$F_p$），太阳附近的CME速度由{ \it SOHO}/LASCO日冕观测和耀斑1- 8 π波段软X射线峰值通量得到的（$V_{CME}$）（$F_{SXR}$）在1996年至2014年记录的110次主要太阳质子事件（SPE）期间。线性回归拟合得到了$V_{CME} \propto F_{SXR}^α$、$F_p\propto F_{SXR}^β$和$F_p\propto V_{CME}^γ$分别与$α= 0.30\pm 0.04$、$β= 1.19 \pm 0.08$和$γ= 4.35 \pm 0.50$的比例关系。另一方面，在简单的物理假设的基础上，我们导出了CME质量（$M_{CME}$）、CME速度和高能质子通量与耀斑总能量（$E_{flare}$）的标度关系，分别为$M_{CME}\propto E_{flare}^{2/3}$、$V_{CME}\propto E_{flare}^{1/6}$和$F_{p}\propto E_{flare}^{5/6}\propto V_{CME}^5$。然后，我们将导出的标度关系与观测相结合，并估计$V_{CME}$和$F_p$的上限与可能的太阳超级耀斑。
2016-11-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Energetic Protons, Radionuclides and Magnetic Activity in Protostellar Disks
我们计算的位置的磁不活跃的死区在最小质量的原太阳盘，电离的情况下，包括恒星X射线，长或短寿命的放射性核素衰变，和高能质子到达一般的星际介质，从附近的超新星爆炸，从磁盘日冕，或从年轻恒星的日冕。在所有的情况下，除了那些小的尘埃颗粒被去除和一小部分短寿命的放射性核素留在气体中的情况外，圆盘都包含一个死区。所有的情况下，无一例外都有一个“不死区”，在那里，中等的磁致伸缩性防止磁旋转湍流，同时允许剪切产生的大规模磁场。不死区中的质量柱通常大于湍流表面层中的质量柱。这些结果支持了这样一种观点，即死区和不死区是质量柱超过1000 g/cm ^2的冷尘气体的强大后果。
2009-08-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Using ML-based Regression Techniques to Mitigate GOES Energetic Proton Flux Data Contamination and Magnetospheric Effects
Georgia State University（佐治亚州立大学）
本文针对GOES高能质子通量数据中的污染和磁层效应问题，提出利用SOHO-EPHIN数据训练机器学习回归模型来重建无污染通量代理值，以更准确地刻画太阳质子事件特征并改进SEP预测。
2025-11-10 astro-ph.SR
Updated Model of the Solar Energetic Proton Environment in Space
太阳累积和峰值质子和重离子辐射环境（SAPPHIRE）模型提供了太阳高能粒子（SEP）环境所有方面的环境规格输出。该模型是基于一个彻底清理和仔细处理的数据集。本文讨论了太阳质子模型的演变，并与其他模型和数据进行了比较。本文讨论了基础数据集的建设，建模方法，优化拟合通量分布和外推模型输出，以涵盖从0.1兆电子伏到1 GeV的质子能量范围。该模型提供了任务累积通量，最大事件通量和峰值通量的太阳最大和太阳最小时期的输出。一个新的方法来描述最大事件通量和峰值通量输出的1在x年的SPE。SAPPHIRE质子模型输出与以前的模型，包括CREME 96，ESP-PSYCHIC和JPL模型进行了比较。低能量输出相比，SEP数据从ACE/EPAM，而高能量输出相比，一个新的模型的基础上GLE检测中子散射（NM）。
2018-01-16 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Solar energetic particles and radio burst emission
本文对观测到的太阳射电爆发辐射进行了统计研究，并与现场探测到的太阳高能粒子的起源有关。使用了1996年$-$ 2016期间的几个质子事件目录。在粒子起源（耀斑和日冕物质抛射）出现时，我们通过检查动态射电频谱图确定了II、III和IV型射电爆发特征。在分析过程中还考虑了来自观测站报告的信息。在太阳活动周期23和进行中的太阳活动周期24期间，在选定的波长范围内对太阳射电爆发特征的出现进行评估。最后，我们提出了爆发的发生趋势相对于质子事件的强度和它们的太阳起源的位置。
2017-11-26 astro-ph.SR physics.space-ph
Solar Energetic Proton Events Observed by the High Energy Telescopes on the STEREO Spacecraft or at the Earth During the First Solar Orbit of STEREO A (2006 to 2023)
University of Maryland（马里兰大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）
本文综述了STEREO航天器高能望远镜对2006至2023年间太阳高能质子事件的观测，涵盖太阳第24周期至第25周期，并总结了相关太阳爆发的研究发现。
2026-01-14 astro-ph.SR
Origin of 3He abundance enhancements in gradual solar energetic particle events
通过分析1997-2021年23个高能太阳质子事件，发现3He丰度增强主要源于耀斑残余物质的重新加速，且日冕喷流对3He增强有显著贡献。
2024-10-20 astro-ph.SR physics.space-ph
A Self-consistent Simulation of Proton Acceleration and Transport Near a High-speed Solar Wind Stream
太阳风流相互作用区（SIR）的特征往往是高能离子增强。加速这些粒子的机制以及加速发生的位置仍然存在争议。在这里，我们报告了2019年9月帕克太阳探测器在~0.56 au和日地关系观测站在~0.95 au观测到的SIR事件的模拟结果，当时两个航天器都与太阳大致径向对齐。模拟再现了两个航天器观测到的太阳风配置和高能粒子增强。我们的研究结果表明，高能粒子产生的压缩波与SIR和超热尾的太阳风是一个很好的候选人，以提供粒子加速的种子人口。模拟证实，加速过程不需要冲击波，并且已经可以在地球轨道内开始，能量依赖于粒子加速的精确位置。太阳风流的三维结构强烈地调制了高能粒子的分布，说明了先进的模型来理解这些粒子事件的必要性。
2021-02-22 astro-ph.SR physics.space-ph
First Solar energetic particles measured on the Lunar far-side
2019年5月6日，嫦娥四号上的月球着陆器中子和剂量测量（LND）实验在月球远端探测到了第一个质子能量高达21 MeV的小太阳高能粒子（SEP）事件。基于LND、SOHO/EPHIN和ACE/EPAM的组合质子能谱研究表明，LND可以提供月球特殊位置的补充数据集，有助于我们现有的空间环境观测和理解。速度色散分析（VDA）结果表明，电子在耀斑爆发后22 min释放，质子在II型射电爆发后$\sim$ 15 min释放，而质子在电子释放后1 h才释放。原位电子的脉冲增强和导出的早期释放时间表明源和地球之间有良好的磁连接。然而，来自地球和STA的立体遥感观测表明，SEP与距离地球磁足点近100 $^\circ$的活动区有关。这表明这些SEP的传播在弹道映射模型下不能遵循名义上的帕克螺旋，并且在该事件期间电子和质子的释放和传播机制可能显著不同。
2021-02-26 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
In-situ Measurement of the Energy Fraction in Supra-thermal and Energetic Particles at ACE, Wind, and PSP Interplanetary Shocks
行星际激波（IPs）对带电粒子的加速可以消耗等离子体压力的不可忽略的一部分。在这项研究中，我们选择了17个IP在$1\,\text{au}$现场观测的高级成分探测器（ACE）和风航天器，和1个激波在$0.8\,\text{au}$观测的帕克太阳探测器（PSP）。我们已经计算了超热和高能粒子（小于和大于$50\,\text{keV}$的质子和$30\,\text{keV}$的电子，分别）在上游和下游区域的时间依赖的分压。在冲击时间之前1小时和之后1小时对颗粒通量进行平均，以去除短时间尺度效应。使用MHD Rankine-Hugoniot跳跃条件，我们发现，总的上游能量通量转移到超热和高能下游粒子的分数通常是$\lesssim\!16\%$，与以前的观察和模拟。值得注意的是，通过考虑所有测量激波参数的误差，我们发现，对于任何给定的快磁声马赫数$M_{f}\!<7$，激波法线和平均上游磁场$θ_{Bn}$之间的角度与高能粒子压力无关;特别是，对于$θ_{Bn} \gtrsim 45^\circ$，高能粒子的分压不会降低。下游电子与质子的能量比在电子的范围$\gtrsim\!140\,\text{eV}$和质子的范围$\gtrsim\!70\,\text{keV}$内超过预期的$\sim\!1\%$，接近风事件的均分（$>\!0.1$）。
2022-02-22 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Excess H, Suppressed He, and the Abundances of Elements in Solar Energetic Particles
最近对太阳高能粒子（SEP）事件中H和He相对于重离子丰度的研究表明，SEP事件的物理基础具有新的特征。脉冲SEP事件，定义为独特的大增强的Fe/O，出现在太阳喷流的磁重联。在小的、“纯的”、无激波的脉冲SEP事件中，质荷比A/Q = 1的质子符合元素丰度增加与从较重元素2 < Z < 57外推的A/Q的幂律依赖性。有时这些事件有数量级的He的supplement，即使H适合较重的元素，也许是因为在等离子体从色球层快速上升期间，He的电离较慢。在较大的脉冲SEP事件中，He符合，但相对于Z > 2离子的幂律拟合，存在较大的质子过剩，这可能是因为相关的日冕物质抛射（CME）驱动冲击波的速度足够快，可以重新加速脉冲SEP，但也可以从周围的太阳等离子体中采样质子。相比之下，逐渐SEP事件加速宽，快速日冕物质抛射驱动的冲击波，但那些较小，较弱的冲击，也许是准垂直，有利于脉冲超热残留物留下的许多以前的射流，再次补充过剩的质子从周围的日冕等离子体。在更大、更常见的渐变SEP事件中，更快、更强的冲击波对周围日冕等离子体的采样更深，压倒了任何脉冲离子成分，因此质子丰度再次符合与所有其他元素相同的幂律分布。因此，幂律行为的研究，在A/Q的SEP元素丰度提供了引人注目的新的信息，不同的物理SEP加速和性能的基础电晕。
2019-10-02 astro-ph.SR physics.space-ph
Drift-induced deceleration of Solar Energetic Particles
利用相对论全轨道试验粒子模拟方法，研究了太阳高能粒子（SEPs）在帕克螺旋结构中从弱到强散射的情况下，从太阳到行星际空间传播过程中的减速现象。计算保留了描述粒子轨迹的所有三个空间变量，允许模拟任何穿过磁场的传输。大的能量变化发生质子，由于标准的绝热减速和粒子漂移的方向相反的太阳风电场的显着贡献的综合效应。后者漂移引起的减速被发现有一个更强的SEP能量比银河系宇宙射线的影响。发现以1 MeV注入的质子的动能在四天后减少了35%至90%，而以100 MeV注入的质子减少了20%至55%。减速的整体程度是散射平均自由程的弱函数，这表明，虽然绝热减速起作用，很大的贡献是由于粒子漂移。目前的SEP运输模型被发现占漂移引起的减速在一个近似的方式，其准确性将需要在今后的工作进行评估。
2015-06-12 astro-ph.SR physics.space-ph
The Common Origin of High-energy Protons in Solar Energetic Particle Events and Sustained Gamma-ray Emission from the Sun
我们报道了从太阳持续γ射线发射（SGRE）推断的> 500 MeV质子（Ng）的数量与作为太阳高能粒子（SEP）传播到空间的质子（NSEP）的数量显著相关。在SGRE的冲击范例下，由日冕物质抛射（CME）驱动的冲击加速了高能质子，将它们送往太阳，通过与大气粒子相互作用产生SGRE。粒子也会逃逸到远离太阳的空间中，被探测为SEP事件。因此，NSEP与Ng的显著相关性（相关系数0.77）与两个质子群的共同冲击源一致。此外，潜在的CME具有类似于参与地能级增强（GLE）事件的性质，表明存在SGRE所需的高能（高达GeV）粒子。我们发现，观测到的伽马射线通量是一个低估的临边事件（中央子午线距离> 60度），因为SGRE源被部分掩盖时，发射空间扩展。假设在激波头部的SEP谱是硬的，并且100 MeV的粒子在整个激波表面被加速（半宽度在60到120度的范围内），我们发现SEP分布的纬向宽度与能量有关，在最高能量处宽度最小。不使用能量依赖的宽度的结果在低估的NSEP在SGRE事件发生在相对较高的纬度。考虑到这两种效应，消除了先前研究中报道的NSEP-Ng相关性的明显缺乏。
2021-05-03 astro-ph.SR
The Wind/EPACT proton event catalog (1996-2016)
我们提出了1996-2016年期间Wind/EPACT仪器探测到的太阳高能质子事件的最终目录。发病时间，峰值时间，峰值质子强度和发病至峰值质子通量进行评估的两个可用的能量通道，在约25和50兆电子伏。我们描述的程序用于识别质子事件，并将它们与太阳的起源（耀斑和日冕物质抛射）。高能质子和它们的起源（线性和偏相关分析）之间的统计关系的报告和讨论，鉴于早期的调查结果。最后讨论了第23和24太阳活动周前8年的不同趋势。
2018-01-01 astro-ph.SR
Type II and Type III Radio Bursts and their Correlation with Solar Energetic Proton Events
利用2010-2013年的风/波射电观测，我们分析了这一时期的123个十米-百米（DH）II型太阳射电爆发，相关的III型爆发特性，以及它们与太阳高能质子（SEP）特性的相关性，这些特性是通过分析地球同步运行环境卫星（GOES）观测结果确定的。我们提出了一个有用的目录的II型爆发，III型爆发，朗缪尔波，和质子通量属性为这123个事件，我们采用开发的无线电特性和峰值质子通量，可用于预测SEP事件之间的统计关系。我们发现，所有的SEP事件与峰值> 10兆电子伏通量以上15 pfu与II型爆发，几乎所有的SEP事件，92%，也与III型射电爆发。主成分分析的基础上，无线电爆发的属性，是最高度相关的发生逐渐SEP事件和占最大的方差的无线电属性是III型爆发的强度和持续时间。此外，与无线电衍生的主成分（由III型和II型无线电爆发强度和III型持续时间为主）的逻辑回归分析获得SEP预测接近人类预报员率，误报率为22%，检测概率为62%，并与85%的分类正确。因此，III型射电爆发，发生随着DH II型爆发被证明是一个重要的诊断，可以用来预测SEP事件。
2015-07-06 astro-ph.SR
Properties of solar energetic particle events inferred from their associated radio emission
我们研究了太阳高能粒子（SEP）事件从其相关的无线电发射推断的选定属性。我们使用了一个目录的115 SEP事件，其中包括条目的质子强度增强在一个AU，与太阳周期23的完整覆盖，基于高能量（~68 MeV）质子从SOHO/ERNE和我们计算的质子释放时间在太阳使用速度色散分析（VDA）。在最初拒绝了不切实际的VDA路径长度的情况下，我们组装了复合无线电频谱的其余事件使用的数据从地面和星载无线电频谱仪。对于每个事件，我们记录了相关的无线电发射，并根据相关的无线电发射将事件分组。质子释放被认为是最经常伴随着III型和II型射电爆发，但一个良好的关联百分比也登记在伴随着III型的情况下。仅与II型相关的病例相关性最差。这些无线电协会的百分比支持的想法，耀斑和冲击驻留粒子释放过程中观察到的高能质子事件。在III型相关事件的情况下，我们扩展了我们的研究，III型无线电发射，质子释放和电子释放之间的时间推断从VDA基于风/3DP 20-646千电子伏的数据。典型地，质子在相关的III型爆发开始之后并且在高能电子释放的同时或之前被释放。对于II型射电缔合的情况，我们发现质子释放高度的分布在~2.5 Rs处有最大值。大多数（69%）与我们的SEP事件相关的耀斑位于西半球，在西经50-60度的连通区域内有一个峰值。
2015-07-14 astro-ph.SR
On the Prediction of >100 MeV Solar Energetic Particle Events Using GOES Satellite Data
太阳高能粒子是太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）等强烈太阳事件的结果。后几种情况加在一起可能会对地球轨道上和磁层外的航天器造成重大破坏。在这项工作中，我们感兴趣的是建立一个重大的地球有效的太阳粒子风暴后立即大耀斑，即存在直接的磁连接的必要条件。据我们所知，这是第一项不仅探索GOES X射线和质子通道相关性，而且探索所有质子通道之间相关性的工作。我们发现质子通道的自相关和互相关也可能是SEP事件发生的前兆。在本文中，我们解决的问题，预测>100兆电子伏SEP事件从多变量时间序列的角度来看，使用易于解释的决策树模型。
2017-12-11 astro-ph.SR
Interplay of large-scale drift and turbulence in the heliospheric propagation of solar energetic particles
本文通过解析模型和全轨道测试粒子模拟，研究了日球层湍流对太阳高能粒子导向中心漂移的抑制，发现实际减弱程度远低于理论预测，表明漂移在宇宙线传播中仍具重要作用。
2024-12-18 astro-ph.SR physics.space-ph
Magnetic reconnection-driven energization of protons up to 400 keV at the near-Sun heliospheric current sheet
本研究借助帕克太阳探测器的抵近观测，证实日球层电流片的磁重联可将质子加速至400 keV，结合kglobal模型模拟揭示磁岛合并的加速机制，为近日太阳风高能粒子来源提供新证据。
2025-01-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Study of time evolution of the bend-over energy in the energetic particle spectrum at a parallel shock
激波加速被认为是天体物理高能粒子加速的最重要机制之一。在这项工作中，我们准确地计算了大量的测试带电粒子在一个平行的冲击与磁湍流的轨迹。为了理解高能粒子的加速机制，我们研究了激波下游加速粒子能谱的时间演化。从模拟结果中，我们得到了幂律的能量谱与弯曲的能量，$E_0$，随时间增加。由扩散激波加速模型（遵循Drury模型）得到激波穿越过程中粒子的平均加速时间和平均动量变化，可以近似地得到一个关于在激波处加速的粒子的最大能量$E_{acc}$的时间相关微分方程。我们假设理论弯曲能量为$E_{acc}$。结果发现，从模拟的弯曲能量同意以及使用非线性扩散理论，NLGCE-F的理论弯曲能量，在对比使用经典的准线性理论（QLT）。
2019-04-16 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Collisionless Isotropization of the Solar-Wind Protons by Compressive Fluctuations and Plasma Instabilities
压缩涨落是天体物理等离子体湍流的一个次要但重要的组成部分。在太阳风中，长波长压缩慢模波动导致$β_{\parallel \mathrm p}\equiv 8πn_{\mathrm p}k_{\mathrm B}T_{\parallel \mathrm p}/B^2$和$R_{\mathrm p}\equiv T_{\perp \mathrm p}/T_{\parallel \mathrm p}$的变化，其中$T_{\perp \mathrm p}$和$T_{\parallel \mathrm p}$是质子的垂直和平行温度，$B$是磁场强度，$n_{\mathrm p}$是质子密度。如果压缩波动的幅度足够大，则$R_{\mathrm p}$跨越各向异性驱动的微不稳定性的一个或多个不稳定性阈值。来自这些微不稳定性的增强的场波动散射质子，从而降低压力张量的各向异性。我们建议，这种散射驱动$R_{\mathrm p}$的平均值远离边缘稳定边界，直到波动值的$R_{\mathrm p}$停止越过边界。我们使用线性Vlasov-Maxwell理论来描述这种“波动各向异性效应”的大尺度压缩波动。我们认为，这种效应可以解释为什么在几乎无碰撞的太阳风中，$R_{\mathrm p}$的平均值接近于1。
2016-11-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Forecasting Solar Energetic Proton Integral Fluxes with Bi-Directional Long Short-Term Memory Neural Networks
本研究采用双向长短期记忆（BiLSTM）神经网络，基于OMNIWeb数据预测太阳高能质子（SEP）积分通量，覆盖三个GOES通道和三个预测窗口，以缓解空间天气对近地环境的影响。
2023-09-20 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
Energy Spectra of Secondary Particles Induced by Solar Energetic Proton Events and Magnetospheric Effects
本研究通过SEVAN和中子监测器数据，重建并对比了磁层效应与地面水平增强事件的次级粒子能谱，揭示其成因差异，并提出基于实时观测的早期预警策略。
2025-05-22 astro-ph.SR physics.ao-ph
Source of Energetic Protons in the 2014 September 1 Sustained Gamma-ray Emission Event
我们报告了SOL 2014 -09-01持续伽马射线发射（SGRE）事件期间大于300 MeV质子的来源，该事件基于来自各种空间和地面仪器的多波长数据。基于喷发几何学，我们对喷发产生的γ射线辐射在时空上的扩展提供了具体的解释。我们发现，相关的磁绳是低倾角（大致在东西方向取向），这使得相关的冲击延伸到前侧。我们比较了SGRE源的质心与通量绳腿的位置，以推断高能质子必须沉淀在通量绳腿和冲击波阵面之间。SOL 2014 -09-01 SGRE事件和II型射电爆发的持续时间与持续时间超过3小时的其他SGRE事件获得的这些参数之间的线性关系一致。SEP事件的注量谱非常硬，表明该事件中存在高能（GeV）粒子。这进一步证实了高能日冕物质抛射（CME）的存在，速度超过2000公里/秒，类似于地面增强（GLE）事件。II型射电爆发的发射成分从米米到千米波长，与GLE事件相关。所有这些因素都表明，来自激波的高能粒子数量足够通过中性π介子衰变产生γ射线。
2020-01-12 astro-ph.SR
Modelling Solar Energetic Particle transport near a wavy Heliospheric Current Sheet
了解太阳高能粒子（SEP）从太阳加速点到行星际空间和地球的传输是预测空间天气的重要问题。行星际磁场（IMF）具有两个不同的极性和复杂的结构，控制着高能粒子的输运和漂移。本文首次分析了波浪形日球电流片（HCS）对SEP传播的影响。我们在太阳附近注入质子，并在弱散射的情况下，通过整合日光层内部的全三维轨迹来传播它们。我们使用基于磁场源表面图（SSM）的中性线的拟合来对HCS位置进行建模。我们映射1 AU质子过境点，这表明通过HCS在经度上的高效运输，这取决于相对于HCS的注入区域的位置。对于HCS倾斜角周围$30^\circ-40^\circ$，我们发现显着的定性差异之间的A+和A $-$配置的国际货币基金组织，具有较强的通量沿HCS在前一种情况下，但与分布的粒子在更广泛的范围内的纬度和纬度在后者。我们展示了波浪形电流片如何导致粒子注量的纵向周期性增强。我们表明，对于一个A+ IMF配置，波浪形HCS允许更多的质子减速比平坦的HCS。我们发现，A $-$ IMF配置比A+ IMF配置的结果在更大的平均注量，由于在电流片的径向漂移分量。
2017-12-11 astro-ph.SR physics.space-ph
Self-consistent modeling of the energetic storm particle event of November 10, 2012
本研究测试了自洽准线性SOLPACS模拟代码对2012年11月10日高能风暴粒子事件的建模能力，发现其模拟的质子时间-强度分布与观测结果在上游区域高度一致。
2023-10-02 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
The Acceleration of Thermal Protons at Parallel Collisionless Shocks: Three-dimensional Hybrid Simulations
我们提出了三维混合模拟的碰撞冲击平行于背景磁场传播，研究加速质子，形成一个高能量的尾巴上的分布。我们专注于热质子的初始加速，并将其与一维模拟的结果进行比较。我们发现，对于一维和三维模拟，在模拟中稍后到达分布的高能尾部的粒子在冲击时获得了它们的初始能量。这证实了以前的结果，但这是第一次证明这一点，使用完全三维领域。结果与“热漏”模型不一致。我们还表明，在三维模拟中的质子的回旋中心可以漂移远离磁场线，他们开始由于删除可折叠的坐标存在于一维和二维模拟。我们的研究澄清了扩散激波加速的注入问题。
2013-07-08 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Proton Heating Rates in the Inner Heliosphere: Helios Observations
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本研究利用Helios数据，分析内日球层快速太阳风质子的加热速率，发现所有质子群需垂直加热，而核心与束流质子的平行能量演化不同，揭示了湍流与不稳定性及阿尔芬波衰减的作用。
2026-09-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Electron Influence on the Parallel Proton Firehose Instability in 10-Moment, Multi-Fluid Simulations
本文首次在10矩多流体框架下模拟平行质子消防水带不稳定性，发现电子压力各向异性对其饱和过程有显著调节作用，并强调解析电子压力各向异性对准确描述多种类等离子体系统的重要性。
2024-08-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Stellar energetic particles in the magnetically turbulent habitable zones of TRAPPIST-1-like planetary systems
靠近母恒星的行星，例如M矮星周围的宜居带，可能会受到特别高剂量的粒子辐射。我们已经进行了测试粒子模拟的~GeV的质子，调查内的星风和磁场的TRAPPIST-1-like系统的耀斑或行波冲击波加速高能粒子的传播。湍流模拟与各向同性功率谱的小尺度静磁扰动。我们发现，只有百分之几的粒子从恒星表面的半个恒星半径内注入逃逸，逃逸分数增加强烈增加注入半径。随着叠加湍流幅度的增加，逃逸颗粒越来越多地被周围螺旋磁场偏转和聚焦。在我们的TRAPPIST-1模拟中，无论注入的角度区域如何，粒子都强烈地集中在快风区域内的两个帽上，并以赤道行星轨道平面为中心。根据应用于M矮星的太阳耀斑的远紫外辐射和高能质子之间的比例关系，最里面的假定可居住行星TRAPPIST-1 e受到质子通量的轰击，其数量级比现在的地球大6个数量级。我们注意到两种机制，可以强烈限制EP通量从活跃的恒星：EP从耀斑包含的恒星磁场和潜在的日冕物质抛射，可能会产生EP在更大的距离也未能逃脱。
2019-02-11 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Correlation of Coronal Mass Ejection Shock Temperature with Solar Energetic Particle Intensity
本研究利用帕克太阳探测器观测数据，分析7起1au内日冕物质抛射激波下游的质子温度与太阳高能粒子强度的关联，发现二者强相关，并提出间接耦合机制，为激波与粒子加速相互作用建模提供依据。
2024-01-31 astro-ph.SR physics.space-ph
Energetic Particle Increases Associated with Stream Interaction Regions
帕克太阳探测器于2018年8月12日发射，并于2019年6月19日完成第二次轨道，近日点为35.7太阳半径。在此期间，高能粒子仪器-Hi（EPI-Hi，太阳综合科学调查的两个高能粒子仪器之一）测量了与流相互作用区（SIR）相关的七个质子强度增加，其中两个似乎发生在与太阳共转的同一区域。这些事件相对较弱，观测到的质子光谱仅延伸到几MeV，并持续几天。质子谱的最佳特征是指数范围从-4.3到-6.5的幂律，一般比在1 au及以上观察到的SIRs事件更软。氦光谱也获得了类似的指数，允许He/H丰度比计算每个事件。我们发现的值为0.016-0.031，这是一致的，与快速太阳风< 600 km s-1的共转相互作用区事件先前获得的比率。使用所观察到的太阳风数据结合太阳风模拟，我们研究了与这些事件相关的太阳风结构，并确定额外的航天器附近的1 AU适当定位，以观察相同的结构后，一些共转。对这些航天器观测到的高能粒子的检查产生了两个事件，它们可能与EPI-Hi早些时候看到的高能粒子增加相对应。
2020-02-03 astro-ph.SR physics.space-ph
The effect of turbulence strength on meandering field lines and Solar Energetic Particle event extents
了解太阳高能粒子（SEP）的传播过程对于了解太阳爆发对近地空间辐射环境的影响至关重要。SEP传播受到太阳风中湍流磁场的影响，导致SEP随机传输到地球。多航天器观测表明，交叉场传播强烈地塑造了SEP在地球的通量。然而，模拟SEP跨场运输空间扩散已被证明是不够的，不使用不切实际的大跨场扩散系数。最近的研究表明，高能粒子在湍流场中沿平均场方向的早期传播是不扩散的，因为粒子沿着曲折的场线传播。这种早期的传输模式的结果在快速访问的粒子在平均场方向，与SEP的意见。在这项工作中，我们证明了湍流强度的演变的SEP辐射环境在地球附近的意义。我们计算的传输参数与湍流传输模型，参数化的SEP平行散射平均自由程在1~AU，$λ_{\parallel}^{*}$，并表明，平行和跨场传输连接，与条件导致在缓慢的平行传输对应于更广泛的事件。我们发现一个缩放$σ_{ϕ,\, \mathrm{max}}\propto (1/λ_{\parallel}^{*})^{1/4}$的高斯拟合的纵向分布的最大强度。在强散射条件下，具有最高强度的反射波向西移动。我们的研究结果强调的重要性，了解SEP运输和行星际湍流条件的建模和预测SEP辐射环境在地球上。
2018-01-10 astro-ph.SR physics.space-ph
The acceleration of high-energy protons at coronal shocks: the effect of large-scale streamer-like magnetic field structures
最近的观测表明，在大型太阳高能粒子（SEP）事件中，由日冕物质抛射驱动的日冕冲击可以在几个太阳半径内发展和加速粒子。出于这一动机，我们提出了一个SEP加速研究，包括快速冲击通过低电晕区域具有闭合和开放场线的流状磁场传播的过程。质子的加速是通过数值求解帕克输运方程与空间扩散沿和横跨磁场。我们表明，粒子可以充分加速到几百兆电子伏的2-3太阳半径。当冲击波传播通过流光状磁场时，与具有简单径向磁场的情况相比，粒子被更有效地加速，这主要是由于垂直冲击波几何形状和封闭磁场的自然捕获效应。我们的结果表明，日冕磁场配置是产生大SEP事件的一个重要因素。我们进一步表明，日冕磁场的配置强烈影响高能粒子的分布，导致沿冲击波阵面的大部分高能粒子集中的源区的不同位置。这项工作可能对SEP观测有很大的影响。即将发射的帕克太阳探测器将对日冕激波区高能粒子的分布进行现场观测，并检验研究结果。
2017-10-31 astro-ph.SR physics.space-ph
Wave Particle Interaction in the Upstream of ICME Shocks
本文分析了Wind航天器观测的六个ICME激波上游磁场数据，发现PSD保持$-5/3$幂律斜率及间歇性峰值，证实其由Alfvén波与质子共振相互作用所致，而高能质子相互作用证据被太阳风湍流掩盖。
2025-04-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Energetic Proton Back-Precipitation onto the Solar Atmosphere in Relation to Long-Duration Gamma-Ray Flares
长期伽马射线耀斑（LDGRF）事件期间的伽马射线发射被认为主要是由$>$ 300 MeV质子与光球层或附近的环境等离子体相互作用引起的。长时间的伽马射线发射促使人们提出这样的建议，即高能质子的来源是日冕物质抛射（CME）驱动的冲击波的加速，随后是粒子在长时间内反向沉淀到太阳大气中。我们研究后一种假设，使用测试粒子模拟，这使我们能够调查是否散射与湍流艾滋病粒子在克服磁镜的影响，这阻碍了反沉淀粒子反射，因为他们向太阳旅行。瞬时沉淀分数$P$，即在固定高度成功沉淀用于注射的质子的比例，$r_i$，作为散射平均自由程$λ$和$r_i$的函数进行研究。上限的总降水分数，$\overline{P}$，计算了8个LDGRF事件的中度散射条件（$λ$ =0.1 AU）。我们发现，散射的存在下，有助于回降水相比，散射的情况下，虽然在非常低的$λ$值向外对流与太阳风最终占主导地位。对于八个LDGRF事件，由于强镜像，即使在存在散射的情况下，$\overline{P}$也非常小，在0.56和0.93%之间。根据我们的模拟，在观测中看到的时间延长的加速度和大的总降水分数不能与移动的冲击源相协调。因此，在这种情况下，不可能同时获得长持续时间的$γ$射线发射和有效降水。这些结果挑战了CME激波源场景作为LDGRF中产生$γ$射线的主要机制。
2021-11-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Recurrent Solar Energetic Particle Flux Enhancements Observed near Earth and Mars
2016年8月1日至11月15日期间，日球层中存在共转相互作用区（CIR）和一些弱的日冕物质抛射（CME）。在这项研究中，我们显示了在此期间在地球（1 AU）和火星（1.43-1.38 AU）附近观察到的周期性高能电子和质子增强。地球附近的观测使用ACE、SOHO和SDO上仪器的数据，而火星附近的观测则使用MAVEN上的SEP、SWIA和MAG仪器。在此期间，在地球和火星附近观测到的高能电子通量在四个太阳自转周期中表现出显著的周期性增强，主要周期为~27天和~13天。MARSIS/MEX观测到火星雷达信号的周期性中断/减弱，这与太阳高能电子增强有关。在此期间，一个弱的CME和高速流（HSS）相关的行星际激波可以与CIR相互作用，并增强1.43-1.38 AU附近的高能质子通量，因此，质子通量的27天周期在1.43-1.38 AU显着减弱。这些事件也会对火星顶侧电离层造成意想不到的影响，例如MAVEN上的LPW和NGIMS观测到的顶侧电离层耗尽和压缩。这些观测是独特的，不仅因为在两个有利位置看到的电子增强的重复性，而且因为它们揭示了弱CME和行星际激波对火星电离层的意外影响，这为CME-HSS相互作用对火星等离子体环境的影响提供了新的见解。
2020-10-08 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Production and Loss Processes of Hydrogen Energetic Neutral Atoms in the Heliosphere from 5 eV to 500 keV
本研究考察了日球层中5 eV至500 keV宽能量范围内能量中性原子的多种产生与损失过程，发现除质子-氢电荷交换外，高能ENA还显著来自与氦原子的电荷交换，且高能下剥离电离取代电荷交换成为主要损失机制。
2025-01-27 astro-ph.SR physics.atom-ph physics.space-ph
Occurrence Probability of Large Solar Energetic Particle Events: Assessment from Data on Cosmogenic Radionuclides in Lunar Rocks
我们重新评估的发生概率分布的大事件在太阳高能粒子（SEP），在月球岩石中的宇宙成因放射性核素的测量的基础上。我们提出了一个组合的累积发生概率分布的SEP事件的基础上三个时间尺度：直接测量的SEP注量在过去的60年;估计基于陆地宇宙成因放射性核素10 Be和14 C的多千年（全新世）的时间尺度;和宇宙成因的放射性核素在月球岩石中测量的时间尺度高达1百万年。所有这三个时间尺度产生一致的分布。这些数据表明，发生概率有很强的翻转，因此在百万年时间尺度上，预计不会发生能量>30 MeV的质子注量大于10^{11}（质子/cm 2/年）的SEP事件。
2013-05-22 astro-ph.SR
