在日球层中就地测量的太阳风性质,很大程度上由太阳内部的能量沉积过程所调控。既往研究表明,长周期大尺度磁结构中,1天文单位附近就地测量的太阳风速度与太阳大气中磁通量管的膨胀因子呈反比关系。本研究结合太阳轨道器(Solar Orbiter)观测数据、势场源表面(Potential Field Source Surface, PFSS)日冕模型以及太阳风轨迹,评估位于源表面rss处的通量膨胀因子-速度关系。基于约1.5年的太阳观测数据,我们发现就地测量的太阳风整体速度与日冕膨胀因子之间存在统计意义上较弱的反相关关系。按源区纬度对数据分类后,反相关程度呈现差异。我们证实存在起源于低纬度强磁场区域、经历大膨胀因子的快速太阳风,这类风在超径向膨胀阶段(源表面rss以下)达到超声速,理论上遵循速度与膨胀因子的正相关关系。研究发现,平均而言快速风的通量管膨胀发生的半径比慢速风更大。太阳风速度与膨胀因子的反相关关系仅存在于太阳活动极小期高纬度结构起源的太阳风中,这类结构通常与冕洞状结构相关,但该规律无法推广到低纬度源区。因此,仅靠膨胀因子无法用于预测太阳风速度,还必须考虑其他参数,例如膨胀梯度最强的高度。
英文摘要:
The properties of the solar wind measured in-situ in the heliosphere are largely controlled by energy deposition in the solar. Previous studies have shown that long duration and large scale magnetic structures show an inverse relation between the solar wind velocity measured in situ near 1 au and the expansion factor of the magnetic flux tubes in the solar atmosphere. We exploit Solar Orbiter data in conjunction with the Potential Field Source Surface (PFSS) coronal model, and the solar wind trajectory to evaluate the flux expansion factor - speed relation at the solar "source surface" at rss. We find a statistically weak anti-correlation between the in-situ bulk velocity and the coronal expansion factor, for about 1.5 years of solar data. Classification of the data by source latitude reveals different levels of anticorrelation. We show the existence of fast solar wind that originates in strong magnetic field regions at low latitudes and undergoes large expansion factor. We provide evidence that such winds become supersonic during the super radial expansion (below rss), and are theoretically governed by a positive correlation v-f. We find that faster winds on average have a flux tube expansion at a larger radius than slower winds. An anticorrelation between solar wind speed and expansion factor is present for solar winds originating in high latitude structures in solar minimum activity, typically associated with coronal hole-like structures, but this cannot be generalized to lower latitude sources. Therefore, the value of the expansion factor alone cannot be used to predict the solar wind speed. Other parameters, such as the height at which the expansion gradient is the strongest must also be taken into account.
Modeling of Joint Parker Solar Probe - Metis/Solar Orbiter Observations
我们提出了联合帕克太阳探测器(PSP)-梅蒂斯/太阳轨道器(SolO)正交观测的第一个理论模型。综合观测描述了从扩展日冕($3.5-6.3$ R $_\odot$)到日光层内部(23.2 R $_\odot$)的缓慢太阳风等离子体包裹的演变。Metis/SolO仪器远程测量太阳风速度,测量范围为$96-201$公里$^{-1}$,PSP现场测量太阳风等离子体,观测径向速度为219.34公里$^{-1}$。我们从理论上和观测上发现,太阳风的速度在3.3 - 4 R $_\odot$范围内迅速加速,然后随距离的增加而逐渐增加。同样,我们发现理论太阳风密度与远程和现场观测的太阳风密度是一致的。PSP观测到的标准化交叉螺旋度和标准化剩余能量分别为0.96和-0.07,表明慢速太阳风具有很强的阿尔夫风性质。理论NI/板结果与PSP测量非常相似,这是高度磁场对齐的径向流的结果,确保PSP可以测量板波动而不是2D。最后,我们计算了理论二维和平板湍流压力,发现理论平板压力与PSP观测结果非常相似。
Alfvénic solar wind intervals observed by Solar Orbiter: Exploiting the capability of the SWA plasma suite and source region investigation
Institute for National Astrophysics (INAF), Institute for Space Astrophysics and Planetology (IAPS)(意大利国家天体物理研究所,空间天体物理学与行星学研究所);University of Michigan(密歇根大学);University of California Los Angeles(加州大学洛杉矶分校);Advanced Heliophysics(高级日球物理学);University College London, Mullard Space Science Laboratory(伦敦大学学院,穆拉德空间科学实验室);Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, CNRS, Université de Toulouse, CNES(天体物理学与行星学研究所在,法国国家科学研究中心,图卢兹大学,法国国家空间研究中心);Heliophysics Science Division, NASA Goddard Space Flight Center(日球物理学部,NASA戈达德太空飞行中心);ASI - Italian Space Agency(意大利航天局)
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。
On the Radial Evolution of the Solar Wind : The Source Alignment Method Applied to Parker Solar Probe and Solar Orbiter Observations
Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校空间科学实验室);Department of Physics, University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校物理系);LIRA, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris(巴黎天文台,PSL大学,CNRS,索邦大学,巴黎大学 LIRA);Laboratoire Cogitamus(Cogitamus 实验室);IRAP, Université de Toulouse, CNRS, CNES(图卢兹大学 IRAP,CNRS,CNES);Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam(波茨坦莱布尼茨天体物理研究所)
Probing Solar Wind Structures with Solar Energetic Particle Observations from Solar Orbiter
Macau University of Science and Technology(澳门科技大学);University of Arizona(亚利桑那大学);Shandong University(山东大学);Southwest Research Institute(西南研究院);NASA Goddard Space Flight Center(美国宇航局戈达德太空飞行中心);Kiel University(基尔大学)
Multipoint interplanetary coronal mass ejections observed with Solar Orbiter, BepiColombo, Parker Solar Probe, Wind and STEREO-A
我们报告了从2020年4月至2021年4月的第一个太阳轨道器(SolO)数据开始的行星际日冕物质抛射(ICME)多点原位和成像观测的第一次搜索结果。进行了数据探索分析,包括由SolO、BepiColombo、Parker太阳探测器、Wind和STEREO-A五个航天器结合STEREO-A/SECCHI和SOHO/LASCO的日冕和日光层成像观测进行的磁场和等离子体观测的可视化。我们确定的ICME事件,可以明确地遵循与STEREO-A日光层成像仪在其行星际传播的影响,在上述航天器,并寻找相同的ICME被广泛分离的航天器在原地看到的事件。我们强调两个事件:(1)2020年6月23日,PSP、BepiColombo和Wind在STEREO-A成像引导下,用三重阵容观测到一次小型流光爆发CME;(2)2020年11月29日,PSP和STEREO-A原位观测到第25太阳周的第一次快速CME($ \approx 1600$ km s $^{-1}$)。这些结果对于模拟ICME的磁结构、行星际演化和通量绳与激波的整体形状以及研究太阳高能粒子的传播都是有用的。来自这些飞行任务的综合数据已经成为空间天气研究的宝库,随着预计在太阳活动周期25的上升期和最高期期间ICME事件的数量不断增加,这些数据预计将变得更加宝贵。
The Damping and Instability of Ion-acoustic Waves in the Solar Wind: Solar Orbiter Observations
Mullard Space Science Laboratory, University College London(伦敦大学学院穆拉德太空科学实验室);Blackett Laboratory, Imperial College London(帝国理工学院布莱克特实验室);Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona(亚利桑那大学月球与行星实验室)
Prompt identification of solar wind stream interaction regions from Survey Burst 1 Mode observations of the Radio and Plasma Wave experiment on Solar Orbiter
Discrepancies in the Properties of a Coronal Mass Ejection on Scales of 0.03~au as Revealed by Simultaneous Measurements at Solar Orbiter and Wind: The 2021 November 3--5 Event
本研究利用 SolO 和 Wind 同步原位观测,发现 2.2° 角向分离即可导致 CME 磁云性质显著差异,排除了时间演化,证实空间变化是主因,且使预测误差显著增大。
Effects of Alfvénicity on the Compressible Energy Cascade in Magnetohydrodynamic Solar Wind Turbulence: Evidence from Parker Solar Probe, Solar Orbiter, and WIND observations
Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales(布宜诺斯艾利斯大学,理学院);CONICET – Universidad de Buenos Aires, Instituto de Física Interdisciplinaria y Aplicada (INFINA)(阿根廷国家科学研究委员会–布宜诺斯艾利斯大学,交叉与应用物理研究所);Department of Physics, The University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校,物理系);Department of Astronomy, University of Maryland, College Park(马里兰大学帕克分校,天文学系);Planetary Magnetospheres Laboratory, NASA Goddard Space Flight Center(NASA戈达德太空飞行中心,行星磁层实验室)
Turbulent Properties of Interplanetary Coronal Mass Ejections Observed by Solar Orbiter in the Inner Heliosphere
Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences(阿亚巴塔观测科学研究所);Department of Applied Physics, Mahatma Jyotiba Phule Rohilkhand University(马哈特马·乔蒂巴·普勒罗希尔坎德大学应用物理系);Department of Physics, Indian Institute of Technology Kanpur(坎普尔印度理工学院物理系);Indian Institute of Space Science and technology(印度空间科学与技术研究所);Indian Institute of Astrophysics(印度天体物理研究所);Center of Excellence in Space Sciences India, IISER Kolkata(印度空间科学卓越中心,加尔各答印度科学教育研究所)
Solar Orbiter SEP Dropout during a Magnetic Cloud with Evidence for Strong Connectivity Gradients
Southwest Research Institute(西南研究院);Universidad de Alcalá(阿尔卡拉大学);University of Texas at San Antonio(圣安东尼奥德克萨斯大学);Lockheed Martin Advanced Technology Center(洛克希德·马丁高级技术中心)
Statistical Energy Budget of the Solar Wind with Parker Solar Probe and Solar Orbiter : 1 - Unbalanced Total Energy Radial Evolution
University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris(巴黎天文台,巴黎文理研究大学,法国国家科学研究中心,索邦大学,巴黎大学);IRAP, Observatoire Midi-Pyrénées, Université Toulouse III - Paul Sabatier, CNRS(红外与射电天文研究所,南比利牛斯天文台,图卢兹第三大学-保罗·萨巴蒂尔大学,法国国家科学研究中心);Imperial College London(帝国理工学院)
Connecting Solar Orbiter remote-sensing observations and Parker Solar Probe in-situ measurements with a numerical MHD reconstruction of the Parker spiral
Validating a Non-conventional Method for Expansion of Coronal Mass Ejections (CMEs) and Investigating the Evolution of a CME Substructures Using Solar Orbiter and Wind Observations
University of Reading(雷丁大学);Austrian Space Weather Office, GeoSphere Austria(奥地利空间天气办公室,地球系统奥地利);Indian Institute of Astrophysics(印度天体物理研究所);Pondicherry University(本地治里大学)
Prospects for the In Situ detection of Comet C/2019 Y4 ATLAS by Solar Orbiter
欧洲航天局的太阳轨道器航天器将于2020年5月底和6月初在彗星C/2019 Y 4(ATLAS)的位置下游附近通过。我们预测,宇宙飞船可能会在2020年5月31日至6月1日之间遇到彗星的离子尾,而彗星的尘埃尾可能会在2020年6月6日穿过。我们概述了太阳风的特点和尘埃颗粒碰撞,航天器的仪器可能会发现时,穿越彗星的两个尾巴。太阳轨道器也将在2020年5月22日通过C/2020 F8(SWAN)的轨道路径,但我们认为它不太可能探测到与该彗星相关的任何物质。