Cross helicity of interplanetary coronal mass ejections at 1 au
行星际日冕物质抛射（ICME）包含了范围广泛的磁场和速度波动。这些波动可以解释为阿尔夫维尼克波包平行或反平行于背景磁场传播，反向传播通量之间的功率差由交叉螺旋度量化。我们已经确定了在$10^{-3}-10^{-2}$ Hz的惯性距离波动的交叉螺旋度在226 ICME通量绳和176 ICME鞘观察到的风航天器在1995-2015年期间在1 au。通量绳和鞘的平均，归一化的交叉螺旋度分别为0.18和0.24，这里的正值表示净反向阳通量。虽然仍然倾向于反向阳方向的平均，ICME的通量往往是更平衡的比在太阳风在1 AU，那里的平均交叉螺旋度更大。叠加的历元配置文件显示，交叉螺旋度急剧下降的鞘，并达到最低限度内的磁通绳附近的前缘。更不平衡，太阳风一样的交叉螺旋度被发现朝向后缘和横向进一步从绳轴。交叉螺旋度的磁通绳取向和上游激波的存在的依赖被认为是。在1天文单位的ICME低交叉螺旋度的潜在起源包括在太阳和ICME-太阳风在行星际空间的相互作用的闭环通量绳的平衡驱动。我们建议，低交叉螺旋度的波动被添加到ICME签名的标准列表。
2022-05-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On the Role of Alfvenic Fluctuations as Mediators of Coherence within Interplanetary Coronal Mass Ejections: Investigation of Multi-Spacecraft Measurements at 1 au
本研究利用ACE与Wind在1 au处对10个ICME的多点观测，分析阿尔文波动与磁场相干性，发现AFs广泛存在却伴随较低磁场相关，质疑其作为相干媒介的作用。
2023-12-07 astro-ph.SR physics.space-ph
Daubechies wavelet coefficients: a tool to study interplanetary magnetic field fluctuations
利用离散正交小波变换（二阶Daubechies小波）对ACE卫星观测到的41个磁云进行了等离子体鞘前、磁云和磁云后三个区域的分析。我们使用的数据从国际货币基金组织GSM组件的时间分辨率为16秒。所选择的数学属性是小波系数的统计平均值$(\langle Dd1 \rangle)$。使用Daubechies小波系数是因为它们代表了正在研究的信号中存在的局部规律性。结果再现了众所周知的事实，即鞘区的动力学比MC区的动力学。这种技术可以帮助专家在使用IMF数据集时找到事件边界，即，一个最好的形式来可视化数据。小波系数的优点是有助于发现一些冲击，是不容易看到的IMF数据通过简单的视觉检查。我们可以了解到，波动并不低，在所有的MC，在某些情况下，波可以穿透鞘到MC。这一方法尚未经过测试，以确定在国际货币基金组织的任何其他地球有效的行星际事件，如同向旋转相互作用区（CIR），日光层电流片（HCS）或ICME没有MC签名的某些特定的波动模式。我们认为，由于这是第一次为此目的将这一方法应用于货币基金组织数据，因此向空间物理学界介绍这一方法是这项工作的贡献之一。
2014-04-10 physics.space-ph
Evolution of Alfvénic fluctuations inside an interplanetary coronal mass ejection and their contributions to local plasma heating: Joint observations from 1.0 AU to 5.4 AU
利用相距甚远的航天器直接跟踪行星际日冕物质抛射是一个巨大的挑战。然而，这样的事件可以为我们提供一个很好的机会来研究ICME内部嵌入的Alfvénic波动（AF）的演变及其对局部等离子体加热的直接贡献。利用1998年3月4-6日在1.0天文单位上的Wind观测到的ICME，追踪到Ulysess的5.4天文单位。在ICME内1.0 au处常发现AF，发生率为21.7%，频率范围为4 $\times 10^{-4}$ ~ 5 $\times 10^{-2}$ Hz。当ICME传播到5.4au时，Aflvénicity显著下降，AF很少，仅在少数局部频率处发现，出现率下降到3.0%。同时，富AF区的磁场强度除了ICME膨胀效应外，还有额外的磁耗散。本文还研究了不同径向距离下ICME的能量学。在相同的磁场强度条件下，在1.0 au时，富AF区的湍流级联率远大于缺AF区的湍流级联率。而且，在无AF的情况下，随着磁场强度的降低，AF仍能维持。然而，当存在许多AF时，随着AF消失，它会显着减少。ICME内湍流级联耗散率为1622.3 $J\cdot kg^{-1}\cdot s^{-1}$，满足ICME等离子体局部加热率1653.2 $J\cdot kg^{-1}\cdot s^{-1}$的要求。我们认为AF耗散是负责额外的磁耗散和局部等离子体加热ICME内。
2017-09-12 physics.space-ph
Intermittency in Interplanetary Coronal Mass Ejections Observed by Parker Solar Probe and Solar Orbiter
该研究利用帕克太阳探测器和太阳轨道器数据分析了49个ICME中的间歇性，发现ICME具有径向不变的充分发展湍流特征，而鞘区间歇性随距离增大，且可能含非湍流结构。
2025-05-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Hybrid simulations of the cusp and dayside magnetosheath dynamics under \ quasi-radial interplanetary magnetic fields
在准径向行星际磁场（IMF）下，前震湍流可以对磁鞘和尖点产生影响，这取决于准平行激波的位置。我们进行三维模拟地球的日侧磁层使用混合代码HYPERS，并比较向北和向南的准径向IMF配置。我们研究了北尖点附近区域的磁场位形、磁鞘中的涨落和等离子体。在向北IMF与地球的$B_x$，有一个随时间变化的等离子体耗尽层的北部尖点外。在向南的IMF情况下，前震湍流和高速喷流的影响，加上磁层顶重联，可以导致强烈的密度增强的尖点。
2022-10-06 physics.space-ph
A study on the contribution of the interplanetary medium in radio occultation experiments
Indian Institute of Technology Indore（印度印多尔理工学院）；Indian Space Research Organization, Vikram Sarabhai Space Centre（印度空间研究组织，维克拉姆·萨拉巴hai航天中心）；ISRO Telemetry Tracking and Command Network（印度空间研究组织遥测跟踪与指令网络）；The University of Tokyo（东京大学）
该研究分析5组航天器无线电掩星数据集，量化行星际介质对多普勒噪声的贡献，证明双向相干链路的等离子体灵敏度，为相关研究提供约束。
2026-08-05 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Interplanetary magnetic correlation and low-frequency spectrum over many solar rotations
University of Delaware（特拉华大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）
本研究通过分析行星际磁数据，发现低频1/f光谱特征与太阳自转谐波相关，支持日动力学可能产生此类信号。
2026-01-04 astro-ph.SR physics.space-ph
Source positions of an interplanetary type III radio burst and anisotropic radio-wave scattering
本文通过多航天器观测与射线追踪模拟，研究行星际III型射电暴源位置受各向异性散射影响而偏离真实发射位置的问题，指出传统定位方法可能低估表观位置。
2023-10-14 astro-ph.SR physics.space-ph
Multi-spacecraft observations of the structure of the sheath of an interplanetary coronal mass ejection and related energetic ion enhancement
日冕物质抛射（CME）前的鞘层是随着CME的膨胀和传播而形成的大型日光层结构。湍流和压缩鞘有助于加速日冕和行星际空间中的粒子，但它们的内部结构与粒子运动的关系仍然相对较少研究。特别是，当激波马赫数较低时，鞘层在加速粒子中的作用是一个重要的开放问题。这项工作旨在提供新的见解CME鞘层的内部结构与高能粒子增强。2020年4月19日至21日，在0.8和$\sim$ 1 AU（太阳轨道器，风，ACE和BepiColombo）处对径向排列的航天器进行的鞘层观测提供了实现这一目标的良好机会。鞘管之前有一个微弱的冲击。高能离子增强发生在太阳轨道器和L1的鞘层结构内的不同位置。磁波动幅度在惯性范围尺度增加鞘相对于上游风。然而，当归一化到本地平均场，波动幅度并没有显着增加，波动的磁压缩性也没有增加。在不同的航天器上，各种子结构被嵌入鞘内，包括多个日光层电流片（HCS）交叉点和一个小尺度通量绳。在L1，离子通量增强与HCS交叉有关，而在太阳轨道器，增强发生在绳索内。从上游太阳风扫过并在鞘层中压缩的子结构可以充当特别有效的加速部位。一种可能的加速机制是与鞘层中的小尺度通量绳和翘曲的HCS相关联的电子感应加速器加速。
2021-12-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Effect of interplanetary shock waves on turbulence parameters
本文通过统计Wind和Solar Orbiter观测的378个行星际快前向激波，系统研究了交叉螺旋度、剩余能量和磁螺旋度等湍流参数随激波特征的变化规律，揭示了上游到下游Alfvénic涨落减少而小尺度磁通量绳增多的趋势，为理解无碰撞激波处的湍流演化和粒子加速提供了观测依据。
2025-05-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
An Overview of Solar Orbiter Observations of Interplanetary Shocks in Solar Cycle 25
本研究利用太阳轨道器的新观测数据，对第25太阳活动周上升期内日球层首批100个行星际激波开展普查，分析其参数、波动环境及高能粒子响应，并公开相关数据与激波识别算法。
2024-10-31 astro-ph.SR physics.space-ph
Evolution of interplanetary coronal mass ejection complexity: a numerical study through a swarm of simulated spacecraft
由航天器进行的径向对准的原位测量对于推进我们对日冕物质抛射（CME）的演化行为及其在行星际空间传播期间的磁结构的认识至关重要。然而，缺乏径向对齐的CME交叉限制了对CME磁结构演变的调查，以少数案例研究，防止全面了解CME传播过程中的复杂性变化。在本文中，我们进行数值模拟的CME与不同的太阳风流的相互作用使用的线性力自由spheromak CME模型纳入欧洲日光层FORecasting信息资产（EUHFORIA）模型。我们的方法的新颖之处在于使用一群径向对齐的模拟航天器的CME复杂性的演变的调查。我们的范围是确定在何种条件下，在何种程度上，日冕物质抛射表现出变化的磁结构和复杂性在传播过程中，由航天器的径向对齐。结果表明，大规模的太阳风结构的相互作用，特别是与流相互作用的区域，加倍的概率来检测两个航天器之间的径向对齐的CME磁复杂性的增加，相比，没有这样的相互作用的情况下。这项工作代表了第一次尝试使用数值模拟来量化航天器在径向对准中检测CME磁结构复杂性变化的概率，它为解释涉及过去，当前（如帕克太阳探测器和太阳轨道器）和未来任务的多点CME观测提供了支持。
2021-06-19 astro-ph.SR physics.space-ph
The effects of expansion and turbulence on the interplanetary evolution of a magnetic cloud
本文利用膨胀箱模型研究磁通量绳在球对称膨胀太阳风中的内部动力学，发现膨胀几何和湍流分别主导径向尺寸增大与横向结构扩散，并提出用内部与传播时间尺度之比来分类磁通量绳的径向膨胀类型。
2025-05-21 astro-ph.SR physics.space-ph
The first observable in-situ evidence of Alfvenic turbulence in shock-sheath
行星际空间中日冕物质抛射（CME）的动力学演化产生了高度湍流、压缩和加热的激波鞘。这一区域为研究小尺度下的湍流涨落提供了独特的环境，并为揭示湍流耗散和等离子体加热的物理机制提供了机会。磁化等离子体中的湍流如何控制空间和天体物理等离子体中的能量输运过程是21世纪一个具有吸引力和挑战性的开放性问题。文献讨论了三种类型的不可压缩磁流体动力学（MHD）冲击的磁声（快），阿尔文（中间），和声波（慢）。磁声激波是行星际介质中最常见的激波。然而，阿尔文激波至今尚未在行星际空间被发现。事实上，这些质疑是在理论基础上提出来的。在这里，我们展示了第一个可观察到的Alfvenic湍流激波鞘在1 AU的现场证据。这项研究在行星际空间等离子体、其与行星等离子体和天体物理等离子体的相互作用等领域具有重要意义。
2018-10-14 physics.space-ph
Turbulence Properties of Interplanetary Coronal Mass Ejections in the Inner Heliosphere: Dependence on Proton Beta and Flux Rope Structure
本研究分析内日球层ICMEs的磁场涨落功率谱，发现大尺度谱特性由通量绳结构主导，过渡-动力学特性受低质子β影响，而惯性范围谱指数保持约-5/3，表明湍流标度具有系统无关性。
2023-09-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Geoeffectiveness and efficiency of CIR, Sheath and ICME in generation of magnetic storms
我们研究了各种类型的太阳风流在磁暴形成中的相对作用。根据1976-2000年OMNI的行星际观测资料，分析了798个Dst < -50 nT的磁暴及其行星际来源：共转相互作用区（CIR）、行星际CME（包括磁云和喷出物）以及这两类ICME前的压缩区鞘。对不同类型的太阳风，我们研究了以下相关特征：发生率;质量、动量、能量和磁通量;磁暴产生的概率（地球效应）和磁暴产生过程的效率。结果表明，尽管磁云比CIR和Sheath的发生率和效率低，但由于磁云具有更高的磁暴生成的地球有效性（即更有可能包含大的、长期向南的IMF Bz分量），因此磁云在磁暴生成中起着重要作用。
2011-09-06 physics.geo-ph physics.space-ph
In-situ Observation Of Alfv'en Waves In Icme Shock-Sheath Indicates Existence Of Alfv'enic Turbulence
行星际空间中日冕物质抛射（CME）的动力学演化产生了高度湍流、压缩和加热的激波鞘。这一区域为研究小尺度下的湍流涨落提供了独特的环境，并为揭示湍流耗散和等离子体加热的物理机制提供了机会。磁化等离子体中的湍流如何控制空间和天体物理等离子体中的能量输运过程是21世纪一个具有吸引力和挑战性的开放性问题。为此，文献讨论了磁化等离子体中的三种类型的磁流体动力学（MHD）波/波动，即磁声波（快），阿尔芬（中等）和声波（慢）。磁声波类型在行星际介质中最常见。然而，迄今为止尚未在ICME鞘管中识别出阿尔芬波/波动。阿尔夫文波的陡化可以形成导致阿尔夫文激波的旋转间断。但是，从理论上对它们的存在提出了质疑。本文用文献中描述的三种不同的方法证明了在1AU处湍流激波鞘内Alfven波的可观测的现场证据。我们还估计了Els 'asser变量、标准化交叉螺旋度、标准化剩余能量以及Alfven波向外流动的指示。IMF功率谱分析表明，ICME激波鞘中存在阿尔芬湍流。该研究在行星际空间等离子体、其与行星等离子体的相互作用以及天体物理等离子体领域具有重要意义。
2022-09-12 astro-ph.SR physics.space-ph
Propagation Times and Energy Losses of Cosmic Protons and Antiprotons in Interplanetary Space
本研究采用基于随机方法的数据驱动模型，结合多任务观测数据校准，计算行星际空间中宇宙质子与反质子的传播时间及能量损失的概率密度，探究22年磁极性周期内的演化及电荷符号效应，深化对太阳调制的理解。
2025-03-19 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Plasma Depletion and Mirror Waves Ahead of Interplanetary Coronal Mass Ejections
我们发现，快速行星际日冕物质抛射（ICME）和它们的前冲击之间的鞘区往往具有等离子体耗尽和镜像波结构，类似于行星磁鞘。这些签名的磁云（MC）鞘的案例研究表明，等离子体耗尽层（PDL）符合磁场披覆在MC周围。在同一事件中，我们观察到增强的热各向异性和等离子体β以及反相关密度和磁波动，这是镜像模式波的签名。我们进行了叠加时代分析的ACE和风等离子体和磁场数据从不同类别的ICME照亮这些地区的一般属性。对于冲击前的MC，鞘层具有平均持续时间为6小时的PDL（对应于约0.07 AU的空间跨度）和质子温度各向异性${T_{\perp p}\over T_{\parallel p}}\simeq 1.2$-1.3，并且相对于镜像不稳定性略微不稳定。对于ICME与前面的冲击，不是MC，等离子体耗尽和镜像波也存在，但在一个降低的水平。没有冲击的ICME与这些特征无关。这三类ICME之间的差异意味着这些特征取决于ICME的几何形状和ICME对上游太阳风的压缩程度。我们讨论了这些功能的各种关键的物理过程，包括磁重联，磁洞的形成和高能粒子调制的太阳风的影响。
2006-07-04 physics.space-ph
Random Walk and Trapping of Interplanetary Magnetic Field Lines: Global Simulation, Magnetic Connectivity, and Implications for Solar Energetic Particles
磁场线的随机游走是理解磁场的连通性如何影响带电粒子的空间输运和扩散的重要组成部分。当太阳高能粒子（SEP）远离近太阳源传播时，它们与波动的磁场相互作用，这改变了它们的分布。我们开发了一种形式主义，其中的微分方程描述的场线随机游走包含由于本地化的磁位移和非随机贡献的大规模扩张的影响。我们使用这种形式主义与全球磁流体动力学模拟的内日球层太阳风，其中包括一个湍流传输模型，估计扩散传播的磁场线，起源于不同地区的太阳大气。我们首先使用这个模型来量化1 au的场线扩展，从局部太阳源区域开始，并找到约20° - 60°的均方根角扩展。在第二种情况下，我们使用该模型来估计在1天文单位观测到的场线可能起源的源区的大小，从而量化磁连通性计算中的不确定性;角度不确定性估计为约20°。最后，我们估计了平行距离，即，起源于磁岛的磁场线能够被强烈地捕获在附属结构中的日心距离。我们强调板状波动的关键作用，在更大的日心距离的过渡，更扩散的运输。
2020-11-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Transfer of Entropy between the Magnetic Field and Solar Energetic Particles during an Interplanetary Coronal Mass Ejection
针对太阳高能粒子（SEPs）热力学特性研究不足的问题，本文利用帕克太阳探测器数据，分析ICME期间SEP动能分布参数κ_EP与磁场增量分布参数κ_ΔB的关系，发现两者反相关，揭示熵从磁场向SEP转移的机制，为理解ICME提供新视角。
2025-04-14 astro-ph.SR physics.space-ph
Spectral Features of Magnetic Fluctuations at Proton Scales from Fast to Slow Solar Wind
这封信调查的光谱特性的行星际磁场波动在质子尺度在几个时间间隔选择沿速度剖面的快速流。在第一个频率十年内的波动的字符，超出位于流体和动力学制度之间的高频休息，强烈地依赖于风的类型。虽然快速风显示出明显的右手和左手极化波动特征，可能分别与KAW和离子回旋波有关，但稀疏区（风速和低频波动的Alfvénicity降低）显示出离子回旋特征的快速消失，随后KAW逐渐消失。此外，与垂直和平行波动相关联的功率也经历快速耗尽，然而，保持功率各向异性有利于垂直光谱。
2015-09-16 astro-ph.SR physics.space-ph
A nonextensive entropy approach to solar wind intermittency
行星际湍流介质中任何物理量差异的概率分布（PDF）都是尺度相关的。太阳风波动的强非高斯性适用于短时滞航天器观测，对应于小尺度空间分离，而对于大尺度，差异变成高斯正态分布。迄今为止，这些特征在对数正态分布、Castaing分布或壳模型的背景下描述。另一方面，湍流中的非局部性的一个可能的解释是在非广泛的熵概括的背景下，最近推出的双κ分布，通过卷积的负κ核心和正κ晕显着的非高斯结构产生。利用WIND和ACE资料计算了不同时滞下太阳风标量场差异的PDF，并与理论双kappa泛函的特征进行了比较，较好地反映了空间太阳风不稳定性的整体尺度依赖性。所观察到的PDF特性增加的空间尺度是明显的理论分布功能，通过提高唯一的调谐参数$κ$，测量的程度nonextensivity接近大规模高斯$κ\to \infty$。非扩展方法确保了太阳风间歇性的实验研究不受先验模型假设的影响。通过熵的推广，我们认为湍流涨落的不稳定性应该与行星际介质的非广延特性有关。
2004-09-21 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
One-point statistics and intermittency of induced electric field in the solar wind
利用太阳风时间序列研究了行星际感应电场e=vxb。从数据中测量了电场分量的概率分布函数（PDF），并讨论了它们的非高斯性。此外，我们第一次表明，电场湍流的特点是不连续性。这一点是通过研究，像往常一样，缩放的PDF字段增量，它允许定量表征的不稳定性。
2004-05-26 astro-ph nlin.CD physics.plasm-ph
Markovian Features of the Solar Wind at Sub-Proton Scales
由太阳风从太阳带出的行星际磁场显示出大范围尺度的波动。虽然在大尺度上，比如在低于0.1-1 Hz的频率下，波动显示出具有良好定义的Kolmogorov惯性范围的充分发展的湍流的明确的普遍特征，但小尺度制度的物理和动力学性质以及它们与大尺度制度的联系仍然是一个有争议的话题。在这项工作中，我们研究了近太阳磁场波动在亚质子尺度上通过分析的马尔可夫性质的波动和恢复的基本信息的性质的能量转移在不同的尺度。通过评估的Kramers-Moyal系数，我们发现，在亚质子范围内的波动被很好地描述为一个马尔可夫过程的概率密度函数（PDF）通过福克-普朗克（FP）方程建模。此外，我们表明，PDF的形状是全球尺度不变的，类似的FP方程在不同尺度上的固定解恢复。我们的亚质子尺度波动的马尔可夫性质的结果的相关性也讨论了在这一领域的湍流的发生。
2022-03-03 physics.data-an physics.plasm-ph physics.space-ph
The Wave-Regulated Precursor of a Near-Parallel Interplanetary Shock Observed by Parker Solar Probe
University of Turku（图尔库大学）；Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校空间科学实验室）；National Taras Shevchenko University of Kyiv（基辅塔拉斯舍甫琴科国立大学）；Ben Gurion University of the Negev（内盖夫本古里安大学）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Eureka Scientific（尤里卡科学公司）；The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）
研究人员利用帕克太阳探测器观测太阳附近的近平行行星际快激波，首次分辨其上游波场的四个族，揭示了激波加速的上游调控机制。
2026-08-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Radial Dependence of the Frequency Break Between Fluid and Kinetic Scales in the Solar Wind Fluctuations
我们调查的径向依赖性的谱中断分离的惯性从耗散范围内的行星际磁场波动的功率密度谱，$0.42$和$5.3$ AU之间，在径向对齐信使和风的内日球层和风和ULYSSES的外日球层之间。我们发现，随着日心距的减小，光谱突变向高频方向移动。相应的波数的径向依赖性是$κ_b\sim R^{-1.08}$的类型，与质子回旋阻尼的线性共振条件导出的波数的径向依赖性很好地一致。这些结果支持的结论，从以前的研究表明，回旋共振耗散机制必须参与到频谱级联与其他可能的动力学noncyclotron-resonant机制。
2014-04-08 astro-ph.SR physics.space-ph
Energetic particle-mediated interplanetary shocks observed by Solar Orbiter
European Space Agency (ESA), European Space Astronomy Centre (ESAC)（欧洲空间局（ESA），欧洲空间天文中心（ESAC））；Heliospheric Physics Laboratory, Heliophysics Division, NASA Goddard Space Flight Center（NASA戈达德太空飞行中心，日球物理部，日球物理实验室）；Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）；Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；Istituto per la Scienza e Tecnologia dei Plasmi (ISTP), Consiglio Nazionale delle Ricerche（意大利国家研究委员会等离子体科学与技术研究所（ISTP））；Department of Physics and Astronomy, Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院物理与天文学系）；Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona（亚利桑那大学月球与行星实验室）；Institute of Experimental and Applied Physics, Kiel University（基尔大学实验与应用物理研究所）
利用太阳轨道器数据，发现四例高能粒子压力主导上游的行星际激波，表明加速粒子可动态修改激波结构。
2026-07-03 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Turbulence/wave transmission at an ICME-driven shock observed by Solar Orbiter and Wind
太阳轨道器于2020年4月19日在0.8 AU观测到行星际日冕物质抛射（ICME）事件。ICME也于2020年4月20日在1 AU被Wind观测到。行星际激波被驱动到ICME的前面。我们着重于磁波动穿过激波的传输，并分析了两个航天器观测到的激波附近的太阳风湍流的特征波模式。ICME事件的特征在于基于磁螺旋度的技术。太阳轨道器激波法线采用磁共面法，风激波法线采用混合共面法。磁场波动的功率谱是通过应用快速傅立叶变换和Morlet小波分析产生的。为了理解在激波附近观测到的波的性质，我们使用归一化的磁螺旋度作为诊断参数。利用小波重构的磁场涨落矢端图进一步研究了波的偏振特性。我们发现，太阳轨道器和风观测到的ICME驱动激波是一个快向前的斜激波，激波角更垂直于1 AU。激波穿越后，磁场波动功率增大。大部分磁场涨落功率存在于横向涨落中。在激波附近，两个航天器都观察到航天器框架中的右旋偏振波。上游波的特征属于一个相对较宽的低频带，这可能是由于流动粒子激发的低频MHD波。对于下游磁波活动，我们在航天器坐标系中发现了频率接近质子回旋频率的倾斜动力学阿尔文波。由于激波压缩和多普勒效应，下游波的频率增加了7-10倍。
2021-02-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Effects of Solar Activity on Taylor Scale and Correlation Scale in Solar Wind Magnetic Fluctuations
利用2001年至2017年期间的高级成分探测器（ACE）、风和星团航天器数据，从两点、单时间关联函数评估行星际磁场波动的关联尺度和泰勒尺度。将关联尺度和泰勒尺度分别与太阳黑子数进行比较，研究了太阳活动对等离子体湍流结构的影响。我们的研究表明，泰勒尺度随太阳黑子数的增加而增大，这表明泰勒尺度与能量级联率呈正相关，太阳黑子数与泰勒尺度的相关系数为0.92。然而，这些结果与水动力耗散理论的传统认识并不一致。一种可能的解释是，在太阳风中，流体近似在耗散区附近的空间尺度上失效。因此，传统的流体动力学湍流理论对于描述太阳风湍流的物理本质是不完整的，特别是在动能耗散尺度附近的空间尺度上。
2020-08-19 astro-ph.SR physics.data-an physics.flu-dyn
On the Scaling Properties of Magnetic Field Fluctuations Through the Inner Heliosphere
虽然已经利用来自若干空间飞行任务的数据对行星际磁场可变性进行了广泛的实地研究，但新发射的飞行任务提供了高分辨率测量并接近太阳，为研究太阳系最内层的多尺度可变性提供了可能性。本文利用帕克太阳探测器的观测资料，研究了不同日心距下太阳风磁场波动的标度特性。结果表明，在距离接近说0.4 au的一个明确的过渡。靠近太阳的涨落显示出f^-3/2的频率功率谱和规则的标度性质，而距离大于0.4 au的涨落显示出f^-5/3的柯尔莫哥洛夫谱，并具有反常标度的特征。观测到的湍流的统计特性表明，太阳风磁波动，在远离太阳的后期阶段，表现出典型的湍流的多重分形行为，并通过湍流描述，而在早期阶段，当离开日华，这些属性的故障被观察到，从而显示出统计单分形的全球自相似性。从物理上讲，在太阳附近观察到的崩溃应该是由于具有规则统计的湍流，或者是由于存在强烈的随机波动，这些波动能够抵消存在异常标度所必需的相关性。
2020-06-05 physics.plasm-ph 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
Nonextensive entropy approach to space plasma fluctuations and turbulence
充分发展的湍流中的空间不稳定性是天体物理等离子体波动的一个既定特征，通过现场观测在行星际介质中尤其明显。在这种情况下，经典的玻尔兹曼-吉布斯广泛的热统计，适用于微观相互作用和记忆是短程的，失败。在概括的熵函数nonextensivity，占长程相互作用，从而在系统中的相关性，它表明，相应的概率分布（PDF）是一个家庭的成员的特定的幂律分布。特别是，由此产生的理论bi-kappa功能准确地再现所观察到的全球尖峰，非高斯形状的增量PDF特征太阳风变量的所有尺度。在缓慢的太阳风条件下，高斯接近大尺度的极限，通过提高空间分离尺度对应于增加卡帕值，获得逐渐解耦。相反，在高速太阳风的标度特性主要取决于平均能量或方差的分布。利用WIND和ACE资料计算了不同时滞和整体速度下太阳风标量场差的PDF，并在非广延理论下进行了分析。因此，波动的非定域性，与湍流及其大尺度驱动有关，应该与非广延熵泛化背景下的长程相互作用有关，从根本上提供了观测到的间歇性空间等离子体波动的尺度依赖性的物理背景。
2006-05-22 astro-ph physics.space-ph
Occurrence rate of extreme magnetic storms
利用1976-2000年OMNI资料，对不同类型行星际驱动源诱发的磁暴发生率进行了统计分析。利用我们的大尺度太阳风流类型目录，我们研究了行星际日冕物质抛射（ICME）（分别为磁云（MC）和抛射物）和两种类型的压缩区域：共转相互作用区域（CIR）和鞘引起的风暴。对于这些类型的驱动因素，我们计算最小Dst <-50、-70、-100、-150和-200 nT的风暴的积分概率。对于MC观察到Dst的该区间中的最高概率，其他驱动程序的概率比MC低3-10倍。将所得结果外推到极端磁暴，结果表明，像1859年卡林顿磁暴（Dst =-1760nT）这样的磁暴，在地球上观测到的频率为1，时间约为500年。
2012-11-19 physics.geo-ph physics.space-ph
A monitoring campaign (2013-2020) of ESA's Mars Express to study interplanetary plasma scintillation
本文利用2013-2020年EVN等对火星快车X波段信号的观测，通过相位波动和总电子含量分析研究太阳风等离子体湍流，测得谱指数-2.43±0.11，并解释了高太阳伸长角下的异常现象。
2023-02-21 astro-ph.SR physics.space-ph
Neural network prediction of geomagnetic activity: a method using local Hölder exponents
利用Hölder指数$α$分析了太阳风和地磁时间序列的局部标度和奇异性。结果表明，在分析的情况下，由于多重分形的波动$α$的变化从点到点。我们认为，存在着一个特殊的规则性/不规则性和波动的幅度特性，可以用来改善预测的地磁活动之间的相互作用。为此，采用具有反馈连接的分层反向传播人工神经网络模型研究太阳风-磁层耦合和地磁$D_{st}$指数预测。太阳风输入取自行星际磁场、质子密度和体速度的主成分分析。在将本地Hölder指数信息添加到输入层的情况下，实现了卓越的网络性能。
2004-11-06 physics.comp-ph physics.space-ph
Structure and fluctuations of a slow ICME sheath observed at 0.5 au by the Parker Solar Probe
行星际日冕物质抛射（ICME）之前的鞘层是动荡的日光层结构。了解它们的结构和波动对于了解它们的地球效应、它们在加速粒子方面的作用以及ICME与太阳风的相互作用都很重要。我们研究了帕克太阳探测器在2019年3月在0.5 au处观察到的鞘的观测结果，在缓慢的流光爆发CME之前。为了研究MHD尺度的湍流特性，我们计算了波动幅度、磁压缩性、增量偏方差（PVI）、交叉螺旋度（$σ_c$）、剩余能量（$σ_r$）以及詹森-香农排列熵和复杂性。鞘层由慢流和快流组成，它们被15分钟的磁扇区变化分开，这与电流片交叉和速度剪切区相吻合。通过鞘管的波动幅度和PVI大于上游。波动大多是负$σ_r$和积极的$σ_c$在鞘中，后者表明一个反向阳的意义上的传播。速度剪切区的温度和比熵明显增加，后面的较快流动具有局部正的$σ_r$斑块以及较高的波动幅度和PVI。在前面的风和鞘的波动是随机的，鞘的波动表现出较低的熵和较高的复杂性比上游。两部分鞘结构可能是由于在日光层电流片（HCS）的翘曲被席卷和压缩。喷出物加速并加热了鞘层后部的风，然后与HCS翘曲前方的较慢的风相互作用。这导致了整个鞘中波动特性的差异。因此，缓慢ICME的鞘层可以具有复杂的结构，其中波动特性不仅仅是下游冲击特性，而是在鞘层内产生的。
2022-04-27 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Unique Observations of a Geomagnetic SI^+ -- SI^- Pair: Solar Sources and Associated Solar Wind Fluctuations
本文描述了1998年4月23日1835 UT至2300 UT之间，在地面站地磁场（$Δ$ X）中出现的一对反向突发脉冲（SI），称为SI ${^{+}}$- SI ${^{-}}$对。SI ${^{+}}$ - SI ${^{-}}$对与相应的太阳风密度变化密切相关，而太阳风速度和行星际磁场（Bz）的向南分量没有显示出任何对应关系。此外，这一事件在可见的太阳圆盘上没有来源。然而，在1998年4月20日，在西翼后面发生了一次部分晕日冕物质抛射（CME）和一次M1.4级太阳耀斑，这一天与太阳风流的回溯位置相对应。这一事件提供了经验证据，据我们所知，这是将特定太阳事件与SI ${^{+}}$ - SI ${^{-}}$对的观测相关联的最有说服力的证据。此外，它表明，它是可能的背面太阳耀斑向地球传播的冲击。
2010-09-24 physics.space-ph
The rotation angle distribution underlying magnetic field fluctuations in the 1/f range of solar wind turbulent spectra
我们讨论了大振幅磁场波动的性质在快速Alfvenic太阳风流，专注于统计的旋转角之间的连续磁场矢量测量不同尺度的等离子体。由于在快速的太阳风波动中，磁场的模保持在一个很好的近似值，观察到磁场矢量的尖端在一个近似恒定半径|B|的球体上移动。然后，我们比较统计的太阳风的测量与一个简单的模型的随机行走有界的球面。类比在于这样一个事实，即在这两个系统中的几何约束施加了一个限制振幅在大的分离，从而在波动的功率谱中引入了一个突破尺度，导致一个较浅的斜率尺度的波动振幅变得尺度无关。然而，虽然在随机游走的情况下，当图案在球体上变得均匀（旋转角余弦的平坦分布）时，波动就会饱和，然后过渡到白噪声状态，但在太阳风中，磁场会饱和波动幅度保持优先方向。我们认为，这种行为是由于存在的背景行星际磁场，它保持了一些长程记忆系统中也当波动变得独立的规模。这种长程相关性是产生在大尺度上观测到的太阳风1/f光谱的必要因素。
2019-10-16 physics.space-ph
Imbalanced Turbulence Modified by Large-scale Velocity Shears in the Solar Wind
我们研究了太阳风等离子体中的大尺度速度切变如何改变太阳风湍流的不平衡程度。反向传播的阿尔夫维尼克波动之间的平衡，相互作用非线性产生的湍流，已被量化的交叉螺旋度和Elsasser比。在30分钟的时间尺度的速度剪切被确定，与线性Kelvin-Helmholtz（KH）的不稳定性阈值的剪切幅度定义。剪切与74行星际日冕物质抛射（ICME）鞘在1997年至2018年期间在1天文单位的风航天器观察。还分析了鞘上游和ICME喷出物下游的典型较弱剪切。在剪切低于KH阈值，不平衡是近似不变的或微弱的上升与剪切振幅。在KH阈值以上，随着剪切振幅的增加，波动趋于平衡状态。磁压缩性也被发现增加以上的KH阈值。这些研究结果是一致的速度剪切是当地的向阳波动，以减少净不平衡的antisunward方向的来源，并建议KH不稳定在这个过程中发挥了作用。
2023-03-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A Universal Law for Solar-Wind Turbulence at Electron Scales
行星际磁涨落谱在质子惯性长度和回旋半径以上的尺度上服从柯尔莫哥洛夫幂律，这是一个惯性范围。在这些尺度之下，经常测量$-2.5$附近的幂律指数，并将其与非线性色散过程相关联。最近的观测揭示了在电子惯性长度以下的尺度上的第三个区域。这个区域的特征在于一个陡峭的频谱，有些人称之为耗散范围。我们调查这一范围内的尺度在电子磁流体动力学近似，并推导出一个确切的和普遍的法律为三阶结构函数。这一定律可以预言一个指数为$-11/3$的磁涨落谱，它与观测到的最小尺度谱一致。我们得出结论的可能存在的第三个湍流制度的太阳风，而不是最近假设的耗散范围。
2010-08-20 astro-ph.SR physics.space-ph
Tracing the Heliospheric Magnetic Field via Anisotropic Radio-Wave Scattering
University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；École Polytechnique（巴黎综合理工学院）；Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Western Kentucky University（西肯塔基大学）；Northumbria University（诺森比亚大学）；University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Radboud University（拉德堡德大学）；Observatoire de Paris（巴黎天文台）；Université PSL（巴黎文理研究大学）
通过分析无线电波散射，研究日球磁场结构，揭示太阳无线电爆发源位置，提供远程诊断磁场的新方法。
2025-03-28 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
On the 1/f spectrum in the solar wind and its connection with magnetic compressibility
我们讨论了在低磁场压缩的等离子体中具有大振幅的阿尔夫文涨落的性质。我们注意到，在这样的系统中，幂律不能在大尺度下以任意陡的斜率发展，即当$|δ\bf{B}|$变成背景场$|\bf{B}|$的量级时。在这样的系统中，有一个尺度$l_0$，在这个尺度上，由于弱压缩性的条件，光谱必须破裂。这种动力学的一个很好的例子是阿尔夫维尼克快速流中的太阳风波动，其特征是恒定的场强度。在这里，我们表明，$δB=|δ\bf{B}|$在快速风的分布显示出很强的截止在$δB/|{\bf B}|\lesssim2$，如预期的波动范围内的半径为$B=|{\bf B}|$的球体。这也与大尺度下波动均方根的饱和有关，并引入了一个特定的长度$l_0$，在该长度以上，波动幅度变得与尺度$l$无关。与此一致，$l>l_0$处的功率谱的特征在于谱斜率为-1，与标度无关波动的预期一致。此外，我们表明，在太阳风光谱的1/f和惯性范围之间的光谱断裂确实对应于尺度$l_0$在$\left<δB/B\right>\sim1$。这样一个简单的模型为行星际空间中观测到的磁谱提供了一种可能的替代解释，同时也指出了等离子体在任意大尺度下同时保持$|\bf{B}|\sim$常数和满足柯尔莫哥洛夫标度的不一致性。
2018-12-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Spectral Slope Variation at Proton Scales from Fast to Slow Solar Wind
我们研究了行星际磁场波动在质子尺度上的光谱斜率的行为，选择高分辨率的时间间隔从风和信使号航天器在$1$ AU和$0.56$ AU，分别。分析是在高速气流的剖面内进行的，从快速风区移动到慢速风区。谱斜率显示出$-3.75$和$-1.75$之间的较大变化性，并且在这两种状态之间逐渐过渡之后，该参数在速度较高的后缘内变得更陡，并且在随后的较慢的风内变得更平坦。谱指数的值似乎完全取决于惯性范围内波动的功率，功率越高，斜率越陡。我们的结果支持以前的分析表明，必须有一些响应的耗散机制的能量传递率沿惯性范围的水平。
2014-08-20 astro-ph.SR physics.space-ph
The two-step Forbush decrease: a tale of two substructures modulating galactic cosmic rays within coronal mass ejections
行星际日冕物质抛射（ICME）改变了太阳风的结构，并与行星系统的空间环境相互作用。它们的大磁结构已经被证明与银河系宇宙射线相互作用，导致福布什减少（FD）现象。在本文中，我们回顾了17年的高级成分探测器航天器ICME检测以及两个中子监测器（麦克默多和奥卢）与叠加的时代分析，以进一步分析磁喷出物在驱动FD的作用。我们在下面的鞘和磁喷出物在驱动FD的作用进行调查，我们进一步表明，ICME没有鞘，磁喷出物只能驱动相当强度的显着FD。此外，对具有相似速度分布的带和不带护套的样本进行比较，使我们能够表明，磁场强度而不是其波动是FD的主要驱动因素。最后，孤立的磁性喷出物的FD的恢复阶段显示在GCR的水平的各向异性。我们将这一发现在1 AU的梯度的GCR通量发现在不同的日光层距离从几个行星际任务。
2021-09-29 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Aging of anisotropy of solar wind magnetic fluctuations in the inner heliosphere
我们分析了行星际磁场空间结构的演变，通过检查内日光层自相关函数，使用太阳神1号和太阳神2号“原位”观测。我们关注的是与湍流磁波动相关的积分长度尺度（λ）各向异性的演化，相对于远离太阳的流体包裹的老化，以及根据测量的λ是否主要平行（λ_parallel）或垂直（λ_perp）于适当定义的局部系综平均磁场B0的方向。我们分析了一组1065个24小时长的间隔（覆盖整个任务）。对于每个间隔，我们使用经典的单航天器技术计算磁自相关函数，并在两个Helios数据集的两个不同代理的帮助下估计λ。我们发现在太阳附近，λ_parallel < λ_perp。这支持了一个板状谱模型，其中波矢量k平行于B0的波动的总体比k矢量垂直的波动的总体大得多。有利于垂直k向量的群体将被认为是准二维（2D）的。在接近1 AU的位置，我们发现λ的各向同性逐渐增强，丰度有反转的趋势，这与在1 AU处的著名结果一致，即λ_parallel > λ_perp，通常被解释为在板片图像上占主导地位的准二维图像。因此，我们的研究结果是一致的驱动模式具有波矢平行于B0太阳附近，和一个渐进的动力学谱转移的能量模式与垂直波矢的太阳风包裹年龄，而从太阳移动到1 AU。
2011-10-18 astro-ph.SR physics.space-ph
Probability distributions of turbulent energy
在Navier-Stokes方程和不可压磁流体湍流的高分辨率直接数值模拟中，研究了尺度相关能量涨落的概率密度函数$P[δE(\ell)]$.考虑了有和没有强平均磁场的MHD流动。对于所有三个系统，发现惯性范围能量波动的PDF表现出自相似性和单标度性，与最近的太阳风测量结果一致[B]。Hnat等人，地球物理学家。保留信函29（10），86-1（2002）]。此外，能量PDF在湍流系统的所有尺度上表现出相似性，随着波动尺度的变化，没有实质性的形状变化。这与湍流速度波动的PDF的众所周知的行为相反。在考虑的所有三种情况下，$P[δE(\ell)]$类似于Lévy型伽玛分布$\sim Δ^{-1}\exp(-|δE|/Δ)|δE|^{-γ}$。观察到的伽玛分布表现出尺度依赖的宽度$Δ(\ell)$和系统依赖的$γ$。单标度性质反映了由于$δE$缺乏伽利略不变性而导致的Elsässer场涨落的惯性范围标度。一个简单的能量转移模型使列维分布的出现变得合理。
2008-04-10 physics.flu-dyn physics.space-ph
Can Alfvénic Fluctuations Affect the Correlation and Complexity of Magnetic Fields in Magnetic Ejecta? A Case Study Based on Multi-Spacecraft Measurements at 1~au
本研究针对2001年12月的一次ICME事件，结合ACE与Wind的多航天器观测，发现磁抛射体后部的大振幅阿尔文涨落会降低磁场分量相关性、提升磁结构复杂性，并探讨了涨落的潜在来源。
2024-12-11 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
