Analysis of solar wind energy and the Akasofu parameter for energy dynamics assessment during Supersubstorm
太阳活动对包括地球在内的太阳系成员有着重要的影响。由于地球是一个有自己磁场的行星，太阳辐射的磁场与地球自身的磁场相互作用，产生地磁扰动。亚暴是持续时间较短（几小时或更短）的地磁扰动，主要集中在极光区，起因于高纬度的电离层电流注入。超级亚暴是由地磁指数的峰值活动所识别的强烈亚暴。本文研究了超亚暴期间的能量动力学，分析了能量分量与不同地磁指数和行星际磁场分量的关系。特别是，太阳风能级和能量耦合到磁层所捕获的Akasofu参数进行了研究。定性分析了计算的能量及其与不同地磁指数的关系。相关和互相关分析已被用来深入了解能源成分和指数之间的关系的性质。例如，这揭示了太阳风能量与Akasofu参数之间的负相关关系。对超级亚暴事件与平静阶段进行了简要分析。这导致了一些见解，例如，在超级亚暴期间显示出更高的能级，以及不同的超级亚暴存在不同的能量比（Akasofu参数除以太阳风能量）。
2020-08-06 astro-ph.EP physics.space-ph
Time-scale dependence of solar wind-based regression models of ionospheric electrodynamics
太阳风对地球空间的影响可以被描述为直接驱动分量或昼侧重联和卸载分量的总和，与通过夜侧重联释放的磁能有关。这两个过程在短时间尺度上相关性很差，但在长时间窗口上平均时完全相等。由于这一特性，基于太阳风数据的电离层电动力学回归模型是时间尺度特定的：从1分钟分辨率数据导出的模型将不同于从每小时、每日或每月数据导出的模型。我们解释和量化这种影响的简单线性回归模型的各种地磁指数。我们还推导出一个与时间尺度相关的校正因子，可用于平均磁场和极流系统模型。最后，我们展示了如何绝对估计的夜面重联率可以计算从太阳风测量和地磁指数。
2020-11-02 physics.space-ph
Study of the solar wind-magnetosphere coupling on different time scales
太阳风-磁层耦合及其原因和后果在过去几十年中一直受到研究。然而，对太阳、等离子体和行星际空间磁场流动不断变化的行为及其对地磁活动的影响的评估仍然是一个深入研究的课题。寻找最佳耦合函数对于空间天气预报也很重要。我们用四个地磁指数（ap，aa，AE和Dst）作为地球磁层中地磁活动水平的参数。除了这些指标，我们利用各种太阳风等离子体和场参数相应的时期。我们分析的地磁活动和等离子体/场参数在每年，半年，27天，每天，3小时，每小时的时间分辨率。回归分析使用不同时间分辨率的地磁和太阳风数据，在一个连续的长时间内，在不同阶段的太阳活动（增加包括最大/减少包括最小），使我们建议，两个参数BV/1000（mV/m）和BV 2（mV/s）是高度相关的所有四个地磁活动指数，不仅在任何特定的时间尺度，但在不同的时间尺度。它可能暗示了行星际电势波动/变化的某种作用，其空间变化[即，行星际电场BV（mV/m）]和/或时间变化[BV 2（mV/s）]影响重联率。
2013-12-05 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.data-an
Prediction of SYMH and ASYH indices for geomagnetic storms of solar cycle 24 including recent St. Patrick's day, 2015 storm using NARX neural network
人工神经网络（ANN）在预测磁暴、亚暴等磁层/电离层不规则过程中取得了很好的效果。SYMH和ASYH指数代表环电流的纵向对称和非对称分量。在这里，试图开发一个预测模型，这些指标使用人工神经网络。环电流状态取决于它的过去的条件，因此，有必要考虑其历史的预测。考虑到这种影响，非线性自回归网络与外源输入（NARX）的实现。该网络考虑30分钟的输入历史和120分钟的输出反馈。太阳风参数主要是速度、密度和行星际磁场作为输入。使用1998-2013年磁暴期间最小SYMH <-85 nT的SYMH和ASYH指数作为训练两个独立网络的目标。我们提出了SYMH和ASYH指数在9个太阳活动周的地磁风暴，包括最近最大的风暴发生在圣帕特里克节，2015年的预测。目前的预测模型再现了SYMH和ASYH指数的整个时间剖面，在噪声水平范围内有~ 10-30分钟的小变化，表明行星际源和磁层过去状态的重要贡献。因此，开发的网络可以预测SYMH和ASYH指数约一个小时前，提供实时上游太阳风数据。然而，在大风暴的主相期间，残差（经模拟）被发现是大的，这表明内部因素的影响，如磁层过程
2017-03-30 physics.space-ph
Organization of the magnetosphere during substorms
通过分析各种地磁指数、行星际磁场z分量和太阳风流速，研究了亚暴期间磁层组织程度的变化。我们的结论是，磁层自组织全球亚暴期间，但无论是磁层还是太阳风变得更可预测的亚暴的过程中。这一结论是基于对2000年至2002年期间500次亚暴的分析。一个最小的动态随机模型的驱动磁层再现许多统计特征的亚暴指数进行了讨论。
2011-05-25 physics.space-ph
On the statistical properties of turbulent energy transfer rate in the inner Heliosphere
太阳风湍流中能量从大尺度向小尺度的转移是行星际等离子体加热机制这一长期问题的重要组成部分。以往的研究表明，磁流体动力学（MHD）湍流与观测到的太阳风加热在统计上是一致的，因为它在日光层中扩展。然而，为了理解哪些过程有助于等离子体加热，有必要对跨尺度的能通量进行局部描述。为此，通常使用诸如增量的磁场偏方差（PVI）的指示器，其与局部的、相对的、尺度相关的磁能相关联。一个更完整的能量转移评估还应该包括其他条款，有关速度和交叉螺旋度。这是通过引入一个局部的、尺度相关的湍流能量传递率的代用指标来实现的，该代用指标基于MHD湍流的三阶矩标度律。从太阳神2号的数据被用来确定这样的代理在比较磁场和速度场PVI的统计特性，并与当地的太阳风加热的相关性进行计算。肺静脉隔离和肺静脉_Dt（t）通常具有良好的相关性，但肺静脉_Dt（t）是一个非常敏感的替代指标，即使是肺静脉隔离中的低振幅峰值，也可能显示出较大的振幅值（正负）。此外，当能量传递的大幅度爆发发生时，Δ Dt（t）与局部温度的升高有很好的相关性，这表明该代理在等离子体能量耗散的研究中起着重要的作用。
2017-12-28 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Radial profile of the polytropic index of solar wind plasma in the heliosphere
我们结合了不同的测量在日光层中的质子等离子体的多变指数：i）近绝热指数在内部日光层~ 1 AU，ii）次绝热指数在外部日光层~20- 40 AU，和iii）近零指数在内部日光鞘。这些观测结果被一个单一的理论模型统一起来，该模型的多变指数贯穿其在日光层的径向范围;相应的拟合揭示了多变指数随着日心距离R的增加而减小的趋势。我们预计，随着R的增加，（i）的德拜长度和平均自由程减小;（ii）朗道阻尼是不太有效的，因此，较少的波能量转移到粒子;和（iii）碰撞程度增加，这表明内日鞘中的质子等离子体可能是无碰撞的。
2020-12-29 physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasma Turbulence in the Lunar Environment Across Solar Wind and Magnetotail Conditions: Observations from Chandrayaan-2 Radio Science experiment
Indian Institute of Technology Indore（印度印多尔理工学院）；Indian Space Research Organization（印度空间研究组织）；ISRO Telemetry Tracking and Command Network（印度空间研究组织遥测跟踪与指挥网络）
该研究利用月船2号射电科学实验数据，分析太阳风与磁尾条件下月球环境的等离子体湍流，明确了不同区域的谱指数特征及影响因素。
2026-08-18 astro-ph.EP physics.space-ph
Employing the coupled EUHFORIA-OpenGGCM model to predict CME geoeffectiveness
本文通过将 EUHFORIA 与 OpenGGCM 耦合，利用模拟太阳风时间序列提前 1–2 天预测 Dst 和极光指数，显著早于基于 L1 实测数据的 1–2 小时预测，并用两个地磁有效 CME 事件和 DTW 技术验证了模型性能。
2024-03-28 astro-ph.SR physics.space-ph
Magnetic Reconnection May Control the Ion-Scale Spectral Break of Solar Wind Turbulence
太阳风中磁波动的功率谱密度呈现出几个类似幂律的频率范围，在航天器坐标系中大约在0.1和1 Hz之间有一个明确的中断。这种破裂尺度对太阳风参数的确切依赖性已被广泛研究，但尚未完全了解。最近的研究表明，重连可能会导致在“破坏尺度”$λ_D$，这可能是大于基本离子动力学尺度的频谱中断，产生一个异常陡峭的频谱就在下面的中断。我们提出了一个统计调查的依赖性的质子回旋半径$ρ_i$，离子惯性长度$d_i$，离子的声音半径$ρ_s$，质子回旋共振尺度$ρ_c$和破坏规模$λ_D$作为一个功能的$β_{\perp i}$的破裂规模。我们发现，最陡峭的谱指数的耗散范围发生时，$β_e$是在0.1-1的范围内，和突破规模仅略大于离子的声音规模（发生的情况41%的时间在1 AU），在定性协议与重联模型。在该范围内，断裂尺度显示出与$λ_D$的显著良好的相关性。我们的研究结果表明，至少在低$β_e$，重联可能发挥重要作用的耗散范围湍流级联的发展，并导致异常陡峭（陡于-3）的光谱指数。
2018-02-28 physics.space-ph
Turbulent Proton Heating Rate in the Solar Wind from $5$ to $45~R_{\odot}$
到目前为止，已使用各种遥感观测来探测太阳风的湍流特性。利用1952 - 2013年蟹状星云角增宽观测得到的密度调制指数，利用动力学$\rm Alfv\acute{e}n$波色散方程测量了太阳风质子加热。在日心距离5 - 45 $\rm R_{\odot}$范围内，估计的加热率从$\approx 1.58 \times 10^{-14}$到$1.01 \times 10^{-8} ~\rm erg~ cm^{-3}~ s^{-1}$不等。此外，我们发现，加热率随太阳活动周期的密度调制指数的相关性。使用最近发射的帕克太阳探测器观测到的（计划中距离太阳中心最近的近日点$\rm 9.86~ R_{\odot}$）现场测量（例如，电子/质子密度、温度和磁场）得出的模型在精确估计湍流加热率方面是有用的。此外，我们将我们的加热速率估计与以前报道的遥感和原位观测结果进行了比较。
2021-04-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Anisotropy of Magnetic Field Spectra at Kinetic Scales of Solar Wind Turbulence as Revealed by Parker Solar Probe in the Inner Heliosphere
利用帕克太阳探测器在日光层内部采集的数据，我们研究了动力学尺度下磁场谱的功率和空间各向异性（即，亚离子尺度左右）在内日球层中的太阳风湍流中。我们发现，磁谱的强各向异性发生在动力学尺度上的最强功率在垂直于当地磁场的方向（形成一个角度θ_B的平均流速）。当θ_B角在90 ° ~ 180 °（或0 °）范围内变化时，磁谱的谱指数在-3.2 ~-5.8之间变化，表明在太阳风湍流中，谱指数在动力学尺度上具有很强的各向异性。使用诊断的基础上的磁螺旋度，我们表明，各向异性的光谱指数可以解释的等离子体模式进行级联在动力学尺度的性质。我们讨论了我们的研究结果，在现有的理论和目前的发展领域。
2022-03-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Isotropic Scaling Features Measured Locally in the Solar Wind Turbulence with Stationary Background Field
标度各向异性是解释太阳风湍流非线性相互作用的关键。以前的观测提供了不同的结果和结构功能分析也被报道是一种方法来研究基于本地磁场的标度各向异性。然而，相对于局部背景磁场的采样角度的确定要求所观察到的平均值的时间序列是时间稳定的。这是否需要的时间平稳性是兼容的测量尚未调查。本文利用二阶结构函数方法研究了时间平稳背景场的标度各向异性，分析了WIND探测器在2005-2018年期间观测到的88个持续时间大于2天的快速太阳风间隔。我们将局部磁场计算为时间序列B的平均值，该时间序列B的时间平稳性由我们的小于10度的标准φ满足（φ是将B切成两半后两个平均磁场之间的角度）。我们发现的各向同性标度特征的磁迹结构函数的标度指数分别为-0.63 pm 0.08和-0.70 pm 0.04，与当地磁场平行和垂直于太阳风的速度方向。速度迹结构函数的标度也是各向同性的，指数为-0.47 pm 0.10和-0.51 pm 0.09。我们还发现，随着φ阈值增加到90 °，平行方向上的磁迹结构函数的标度指数减小到-0.81，而磁场与太阳风速度之间的瞬时角均方根在时间尺度150 s时增加到45 °，表明在大尺度上垂直测量与平行测量的混合。
2020-11-20 astro-ph.SR physics.space-ph
Scale dependent anisotropy of electric field fluctuations in solar wind turbulence
研究了太阳风湍流中电场涨落的平均功率和谱指数随平均流向与平均磁场夹角的变化。本分析使用了2002年和2007年的集群航天器数据。我们使用小波分析技术对局部平均磁场进行了尺度相关的研究。显着的各向异性被发现的频谱指数和功率水平的电功率频谱。与磁场涨落相似，平行（或反平行）电涨落谱比垂直电涨落谱陡。然而，平行（或反平行）的电功率被发现是大于垂直的。低于0.1 Hz时，平行电功率谱的斜率与总磁功率谱的斜率有很大的偏差，支持Alfvénic湍流的存在。
2021-11-11 physics.space-ph
Does generation of magnetic storm depend on type of solar wind?
本文的目的是引起读者注意一个问题，即由不同的大尺度太阳风（SW）流（CIR、Sheath和ICME（包括MC和Ejecta））引起的磁暴的产生可能存在差异。最近，我们表明，当使用Burton等人[1975]修改的公式将行星际条件与Dst和Dst* 指数联系起来时，Sheath和CIR产生风暴的效率比ICME产生的效率高约50%[Nikolaeva等人，2013年，2015年]。在文献中，有许多不同的函数耦合（FC）的行星际参数与磁层状态。本文在1976年OMNI资料的基础上，研究了不同西南气流在使用另外12个FC时产生主相风暴的效率。2000.所得结果表明，对于大部分的FC鞘有最高的效率和MC有最低的效率，根据我们以前的结果。所获得数据的可靠性以及不同功能块和不同SW类型的差异的可能原因需要进一步研究。
2016-02-18 physics.space-ph
Predicting low-latitude ionospheric Total Electron Content (TEC) over the Indian sector under variable space weather conditions using solar wind parameters
Indian Institute of Geomagnetism（印度地磁研究所）；School of Environmental Science, Jawaharlal Nehru University（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁大学环境科学学院）
本研究提出一种不依赖磁情指数的神经网络模型，利用太阳风参数和F10.7通量预测印度区域TEC，在磁暴期间保持良好精度，适用于区域预报和临近预报。
2026-09-22 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Solar wind turbulence from MHD to sub-ion scales: high-resolution hybrid simulations
我们提出的结果从一个高分辨率和大规模的混合（流体电子和粒子在细胞质子）的二维数值模拟的衰减湍流。两个不同的光谱区域（在质子尺度上被一个平滑的间断分开）以清晰的幂律标度发展，每个区域占据大约十年的波数。模拟结果同时表现出所观察到的太阳风波动的几个属性：磁流体动力学（MHD）的惯性范围内的磁，动能，和剩余能量谱的谱指数，随着平坦的电场谱，磁压缩性的增加，以及强耦合的级联与密度和平行分量的磁波动在亚质子尺度。我们的研究结果支持的解释，在太阳风大规模的MHD波动自然演变超出质子尺度的湍流制度，是由广义欧姆定律。
2015-04-18 astro-ph.SR physics.space-ph
Properties and geoeffectiveness of solar wind high-speed streams and stream interaction regions during solar cycles 23 and 24
本文研究了从冕洞发出的太阳风高速流（HSSs）与流相互作用区（SIRs）的性质和地球有效性。本文对1995-2017年期间588个太阳风活动的SIR/HSS事件进行了统计研究，其中太阳风速度超过500 km/s，包括太阳活动22周的衰退到24周的衰退。通过测量太阳风速度和行星际磁场（IMF）来探测事件。通过与现有的ICME列表进行比较，将错误识别为行星际日冕物质抛射（ICME）或与之相互作用的事件删除。利用这个SIR/HSS事件目录（在补充材料中给出的列表），对关键的太阳风参数进行叠加历元分析。结果表明，SIR/HSS的数量在第23太阳周（SC）的后期下降阶段达到峰值，它们的速度也是如此，但它们的AE和SYM-H指数的地球有效性较低。这可以用延长的太阳活动极小期期间磁场的异常低值来解释。在SC 23和SC 24内，SIR/HSS的最高地理有效性发生在早期下降阶段。SC 24期间，SIR/HSS的地球效率继续比SC 23低40%，这可以通过太阳风特性来解释。
2020-06-11 physics.space-ph
Principal component analysis of geomagnetic activity: New information on solar wind
我们使用主成分分析（PCA）来研究地磁活动，在1966-2015年使用26个地磁站的网络，在1980-2015年使用40个台站的扩展网络。第一主成分（PC 1）描述了全球地磁活动的长期演变，并与Kp/Ap指数等指标有很好的相关性。这两个网络对PC 1给出了相同的结果。第二主成分（PC 2）与高速流（HSS）的年百分比高度相关。扩展网络对HSS的敏感性略高。我们验证了非平凡的纬度分布的第二个经验正交函数（EOF 2）。我们发现，地磁活动的22年变化的幅度有一个非常相似的纬向分布EOF 2。这证实了地磁活动的22年变化与高速剪切带有关。最可能的原因是Russell-McPherron机制。
2017-09-19 astro-ph.SR physics.space-ph
Temporal Offsets between Maximum CME Speed Index and Solar, Geomagnetic, and Interplanetary Indicators during Solar Cycle 23 and the Ascending Phase of Cycle 24
根据对最大日冕物质抛射年值的形态分析，（日冕物质抛射）速度指数、太阳黑子数和太阳黑子总面积、太阳黑子磁场和太阳耀斑指数、太阳风速度和行星际磁场强度以及地磁Ap和Dst指数，指出了23周太阳活动和地磁活动的特殊性，随后的长极小值和周期24的上升分支。我们还分析了最大日冕物质抛射速度指数与上述太阳、地磁和行星际指数之间的时间偏移。与太阳活动、行星际参数、地磁活动指数等综合分析，发现该指数存在滞后现象。据观察，这些参数遵循不同的路径的上升和下降阶段的太阳活动周23。值得注意的是，滞后现象是一个线索，在寻找物理过程负责连接太阳活动的近地和地磁响应。
2016-04-20 astro-ph.SR physics.space-ph
Dynamics of Large Scale Solar Wind Streams Obtained by the Double Superposed Epoch Analysis: 5. Influence of the Solar Activity Decrease
在第23-24太阳活动周，太阳活动明显减少，因此，太阳风参数减少。基于OMNI基地1976-2019年的测量数据，采用双叠加历元方法研究了磁层扰动主要行星际驱动因素（太阳风类型CIR、鞘、喷出物和MC）的主要太阳风参数和磁层指数的时间剖面。研究的主要任务是比较太阳活动高峰期（21-22个太阳活动周期）和低活动期（23-24个太阳活动周期）的时间剖面。获得了以下结果。(1)该分析没有显示在最小值时期驾驶员持续时间的统计学显著变化。(2)低活动期各类型SW各参数的时间剖面形状与高活动期相同，但参数值较低。(3)在CIR事件中，太阳风流的经度角具有特征性的S形，但在低活动时期，它的变化范围比前一时期更大。
2022-08-09 astro-ph.SR physics.space-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
Applicability of Taylor's Hypothesis during Parker Solar Probe perihelia
本文研究了泰勒假说（TH）在分析帕克太阳探测器（PSP）~在前四次观测中观测到的太阳风流中速度和磁场的阿尔夫文涨落中的有效性。我们使用PSP的速度和磁场测量从24小时的时间间隔，从每一个前四次相遇。TH的适用性进行了研究，通过测量参数$ε=δu_0/\sqrt{2}V_\perp$，它量化的大尺度波动，$δu_0$，和当地的垂直PSP速度在太阳风框架，$V_\perp$之间的比率。当PSP几乎垂直于等离子体框架中的局部磁场运动时，TH预计适用于$ε\lesssim0.5$，而与阿尔文马赫数$M_{\rm A}=V_{\rm SW}/V_{\rm A}$无关，其中$V_{\rm SW}$和$V_{\rm A}$分别是局部太阳风和阿尔文速度。对于四个选定的太阳风间隔，我们发现，10%至60%的时间之间的参数$ε$是低于0.2时，采样角（航天器的速度之间的等离子体框架和当地的磁场）是大于$30^\circ$。对于高于$30^\circ$的角度，采样方向足够倾斜，以允许从其测量的频谱重建磁波动的约化能谱$E(k_\perp)$。从幂律拟合测得的频谱确定的光谱指数准确地表示与等离子体帧中的湍流波动的基本空间谱相关联的光谱指数。除了由于需要仔细考虑的大尺度扫描而导致的频率展宽之外，可以恢复空间谱以获得等离子体框架中尺度之间的波动能量分布。
2021-03-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph 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
