太阳黑子本影点的理论解释

本文假设在太阳黑子磁管内出现局部横向扰动磁场,然后利用中性片理论较为满意地解释了黑子本影点的形成.并利用Petschek的理论公式估算了本影点的温度、磁场和寿命,所得结果与观测值符合较好.      

反向电集流出现率与大气准两年振荡

本文分析印度Trivandrum地磁台的约两个太阳黑子周期的地磁场水平分量小时值。在部分地消除了太阳黑子周期及一年周期变化后,发现了反向电集流出现率的QBO调制现象:QBO东风相反向电集流出现率增加;QBO西风相反向电集流出现率减小。据此讨论了反向电集流的形成机制,认为大气行星波在其上传过程中与太阳半日波或太阴半日波的相互作用,有可能导致两种半日波的放大和相位移动,并最终导致反向电集流的出现。      

基于深度学习的太阳黑子Wilson山磁类型识别方法

太阳黑子是太阳光球层中带有较强磁场的区域,通常是太阳爆发活动的源区。Wilson山磁分类是当前最为主流的太阳黑子分类方法之一,对研究太阳爆发有重要意义。利用2010－2017年间SDO/HMI成像仪观测到的720s_SHARP磁图和白光图数据,研究使用深度学习对太阳黑子群Wilson山磁分类的方法。实验结果表明,Xception网络在识别太阳黑子Wilson山磁类型上能取得最优的效果,其中对α类型黑子的F₁得分为96.50%,β类为93.20%,其他类型的黑子为84.65%。      

螺旋波电推进羽流电磁矢量控制的原理性验证

推进器羽流的电磁矢量控制是基于电磁位形的改变使得喷射的羽流改变方向。为了原理性验证电推进羽流电磁矢量控制技术，针对螺旋波电推进器，开展了磁场位形调制仿真设计和试验验证。说明了电磁矢量调制线圈能够改变磁场位型，并且在试验过程中验证了等离子体羽流随磁场位型变化而产生的羽流方向偏转。在周期性磁场调制过程中，验证了等离子体密度参数随之周期性涨落。螺旋波电推进羽流方向最大偏转角度60°，可控偏转频率15Hz，说明了电推进羽流电磁矢量控制的可行性。     

太阳发电机理论研究

太阳活动主要是由磁场产生的, 因此, 对太阳磁场性质和起源的研究具有重要意义. 太阳发电机理论主要研究的是太阳上观测到的与太阳活动相关的磁场起源、磁场特征、各种活动现象之间的相关性及其变化规律. 其是太阳物理学中有待解决的最基本、最重要的问题. 根据太阳黑子及太阳周期的相关观测, 介绍了构成发电机的基本要素, 具体描述了各种典型发电机模型, 并对其分别进行评述, 进而探讨了目前存在的问题及发展方向.      

有限β等离子体中密度和磁场不均匀驱动的动理学Alfven波

在分析有限β等离子体中的密度、磁场不均匀引起的漂移波不稳定性的基础上，剖析了漂移波不稳定性对动理学Alfven波激发的作用．动理学理论能正确地处理有限拉莫半径效应和波粒共振相互作用，本文根据带电粒子在电磁场中的运动特性，采用Vlasov方程描述离子运动，运用漂移动理学方程对电子运动进行描述．密度不均匀和磁场不均匀对产生漂移不稳定性的对比分析表明：在有限β等离子体中，密度不均匀比磁场不均匀更易激发漂移不稳定性，且密度不均匀激发漂移不稳定性中的能量转换和转移更为强烈．这种能量的转换为动理学Alfven波的激发提供了物理基础．所得数值解表明：动理学Alfven波在磁层中能广泛地被激发产生，特别是在磁层空间的极尖区、磁层顶和等离子体片边界层等具有明显的不均匀性区域中更容易被激发产生．本文的研究结果进一步表明动理学Alfven波对磁层空间中能量传输具有重要作用．     

子午面内Alfven波的传播特征

本文使用由ＷＫＢ近似得到的Ａｌｆｖｅｎ波传播的张量表达式，具体计算和讨论了一种太阳子午面内含盔形－电流片磁位形的流场中Ａｌｆｖｅｎ波的传播特征，主要结果是：（１）Ａｌｆｖｅｎ波磁场起伏随日心距离的增而而衰减，其中极开区的衰减远快于赤道区，但随着距离的增大，这种纬度关系将迅速变弱，以致在较远空间，磁起伏相差很小，衰减很慢；（２）Ａｌｆｖｅｎ波的相对磁场起伏ｂ／Ｂ随距离的增加而迅速增大，在几个太阳半径     

关于冲击波在环形磁场中的传播

本文求解了点源爆炸波在环形磁场中传播的非自型问题。以耀斑引起的击波传播为例讨论了解的应用。从中可以看到,磁场扰动呈U形,主要发生在0.5Re—1.0Re的击波区域;行星际磁场的存在使击波到达1AU的时间延长了几个小时;击波必须具有大于磁截止能量E_M=λ₁S2/4π J₀R时(符号意义见内容)才有可能传播到1AU以远的地方,日冕磁场结构对耀斑击波进入行星际空间的传播有重要作用。      

地磁急始年发生数周期特征的小波分析

采用小波分析方法分析了急始年发生数的时间序列的周期特征，并对急始发生数的特征与太阳黑子相对数的特征进行了简要的对照分析，分析结果表明，急始发生数的周期规律与太阳黑子相对数的周期规律是有差异的．还进行了太阳黑子相对数与急始数的相关性，太阳黑子相对数与急始磁暴的相关性研究，分析结果表明它们之间显著相关．还对急始数与急始磁暴致以及其他的一些参数之间的相关性进行了分析，最后对分析结果进行了讨论．     

太阳黑子数及Ap指数周期变化特征的小波分析

应用Morlet小波变换方法从多个变化尺度上对1932—2000年的太阳黑子数及Ap指数的变化特征进行分析．(1)太阳黑子数存在准11年、准32年的周期变化特征及Ap指数存在准32年、准11年、准6个月、准27天和准13．9天的周期变化特征；(2)太阳黑子数及Ap指数有着相似的准11年周期变化，但Ap指数极值的出现要比太阳黑子数极值出现滞后1—2年；(3)Ap指数准27天的周期变化在太阳黑子活动高、低年不同，在太阳活动低年，Ap指数有着较稳定的准27天周期变化，但在太阳活动高年，27天的周期变化几乎消失，这种周期变化的消失和出现时间可在Morlet小波变换图中体现出来。     

太阳大气中有限振幅磁场扰动的动力学过程

本文从完整的磁流体动力学方程组出发,通过太阳大气中磁力线管根部有限振幅磁场的扰动,研究了非线性磁场的动力学演化。假设初始磁场位形足β<<1的势场,根部磁力线管磁场扰动,驱动等离子体运动,一部分磁能转换为等离子体动能。等离子体压缩运动具有快磁声波的特性。计算结果给出非线性磁场演化的定量关系,可以解释太阳大气中日冕活动过程。也可用于模拟实验室里高β实验装置中的等离子体的持性。      

Geomagnetic activity associated with magnetic clouds,magnetic cloud-like structures and interplanetary shocks for the period 1995–2003

Using nine years (1995–2003) of solar wind plasma and magnetic field data, solar sunspot number, and geomagnetic activity data, we investigated the geomagnetic activity associated with magnetic clouds (MCs), magnetic cloud-like structures (MCLs), and interplanetary shock waves. Eighty-two MCs and one hundred and twenty-two MCLs were identified by using solar wind and magnetic field data from the WIND mission, and two hundred and sixty-one interplanetary shocks were identified over the period of 1995–2003 in the vicinity of Earth. It is found that MCs are typically more geoeffective than MCLs or interplanetary shocks. The occurrence frequency of MCs is not well correlated with sunspot number. By contrast, both occurrence frequency of MCLs and sudden storm commencements (SSCs) are well correlated with sunspot number.     

太阳活动区磁场扭绞与耀斑产率

本文以1972年10月的太阳活动区McMath 12094为范例, 研究了活动区磁场扭绞与耀斑产率的关系.先在常α无力场模型假定下, 以观测到的活动区光球磁场为边值, 对活动区在日面中心附近4天(10月28—31日), 推算出代表活动区磁场平均扭绞程度的无力因子α, 从而外推出活动区在这4天的三维磁力线形态.然后以这些资料为基础, 进一步讨论了活动区磁场演化特征, 磁场扭绞与耀斑产率的关系, 并且近似用单极场模型估算了通过活动区前导大黑子A的电流、电流密度以及因大黑子逆时针旋转造成磁场扭绞所贮存的能量.本文主要结论为:(1)活动区McMath 12094从10月27日起保持较强扭绞, 10月30日达到极大, 10月31日后扭绞减弱.活动区磁场扭绞的主要原因是光球中的磁流体力学作用所导致的前导大黑子A的逆时针旋转。(2)代表活动区磁场平均扭绞程度的无力因子α与活动区耀斑产率同步变化, 表明活动区磁场扭绞与耀斑产率成正相关.(3)通过活动区前导大黑子A的本影电流为4.3—6.6×1012A, 因扭绞产生的自由能贮存为0.44—1.11×1032erg.活动区中的电流密度达到0.96—1.47×10A·m-2.这样高的电流密度可能是该活动区高耀斑产率的重要原因.      

Flux emergence,flux imbalance,magnetic free energy and solar flares

Emergence of complex magnetic flux in the solar active regions lead to several observational effects such as a change in sunspot area and flux embalance in photospheric magnetograms. The flux emergence also results in twisted magnetic field lines that add to free energy content. The magnetic field configuration of these active regions relax to near potential-field configuration after energy release through solar flares and coronal mass ejections. In this paper, we study the relation of flare productivity of active regions with their evolution of magnetic flux emergence, flux imbalance and free energy content. We use the sunspot area and number for flux emergence study as they contain most of the concentrated magnetic flux in the active region. The magnetic flux imbalance and the free energy are estimated using the HMI/SDO magnetograms and Virial theorem method. We find that the active regions that undergo large changes in sunspot area are most flare productive. The active regions become flary when the free energy content exceeds 50% of the total energy. Although, the flary active regions show magnetic flux imbalance, it is hard to predict flare activity based on this parameter alone.     

Alfvén脉动的控制方程

本文由磁流体力学方程组导出了行星际空间中不可压缩小尺度脉动的控制方程组。对这一组方程的讨论表明,在小振幅极限下,脉动幅度的径向变化可由通常文献中引用的Alfvén波在缓变磁流体介质中传播的WKB解来描述。当脉动幅度与平均磁场强度之比为有限值时,在一般情况下,控制方程中的非线性项不能略去,因而不能用WKB解来描述有限振幅脉动幅度的径向变化。这一结论可以解释为什么在0.3—0.9AU实测Alfvén脉动振幅和谱的变化与WKB解不一致。在这组控制方程的基础上提出了一个定性的模式。将Alfvén脉动看作主要由许多具有不同波矢k的向外传播的有限振幅的Alfvén模式组成。它们在传播过程中将产生一级小量的波动。零级量与一级量的非线性相互作用使波能向高频区串级。零级量波动振幅的变化不仅受到太阳风慢变化的影响,而且受到这一非线性相互作用的影响。这一模式可以定性解释主要的Alfvén脉动的观测事实。      

1996-2002年太阳耀斑的统计分析

分析了1996-2002年南北半球的太阳黑子相对数和南北半球太阳X射线耀斑级别(简称Imp)≥M1．0的太阳X射线耀斑的特征和不对称性．分析结果表明，南北半球的太阳耀斑活动的程度交替上升，在2001年7月以前北半球的太阳耀斑活动强于南半球，2001年7月开始耀斑活动逐渐以南半球为主．本文还逐月分析了1996—2001年南北半球的耀斑指数．2000年7月为第23周太阳指数最大的一个月，与第23周太阳黑子相对数最大月均值吻合．     

磁层顶边界区剪切流MHD不稳定性的数值模拟研究 III.大振幅MHD波

本文用MHD二维不可压模式, 对Kelvin-Helmholtz不稳定性激发的非线性波动进行数值模拟.指出:K-H波动有两个吸引子:(1)定常吸引子;(2)周期吸引子.在Alfvén马赫数M_A>8时, 波动长时间发展渐近于定常态;在M_A<8时, 波动渐近于周期吸引子.在磁层顶K-H波动中, 一般M_A<8, 波动幅度呈周期变化形态, 即包络孤立子形态.本文还讨论了磁场-磁层顶K-H不稳定性中的作用, 指出:磁场可大大加强从磁鞘向磁层顶的动量输运.      

宇宙线福布什下降的数值模拟

本文从银河宇宙线的太阳调制方程出发,认为激波对宇宙线的影响是由一扰动区产生的。在此扰动区中太阳风速度增加,扩散系数下降。由此进行了数值模拟,模拟结果表明:扩散系数的下降在产生福布什下降时要比太阳风速度的增加更为有效;福布什下降在近日球层内向外传播时,其幅度随径向距离的增大而衰减;两个无相互作用的激波同时存在时所产生的福布什下降为每个激波单独存在时的福布什下降的简单线性迭加。