日照边缘区域电离层对耀斑的响应特点研究

利用MSIS模型和背景太阳辐射谱模型,在一定大耀斑辐射谱假设的前提下,计算了耀斑期间日照边缘区域的电子产生率,分析了这一区域电离层电子密度的变化特点.结果表明,大耀斑期间在日照边缘区域,甚至大于太阳天顶角90°的区域都有明显的电子产生率的增加.从不同太阳天顶角处的电子产生率剖面的形态来看,随着天顶角的增加最大电离率减少,但高度增加.计算还显示了在太阳天顶角小于90°的区域内电子产生率的垂直分布有明显的双峰结构,这种结构对应着电离层的E区和F区,但在天顶角大于90°区域,F区的电子产生率要大得多.考虑到离子和电子的复合过程,这一区域的总电子含量的增加主要产生在高F区.      

日冕瞬变的观测特征和理论解释

本文综述了日冕瞬变现象的主要观测特征及其理论模型.日冕瞬变是从太阳日冕中向行星际空间大量抛出物质的过程,每次事件可有5×1015克的物质在103秒的时间内以约500公里/秒的典型速度被驱动流到日球中.日冕瞬变与太阳耀斑和爆发日珥事件有密切的相关性.作为一种新的太阳活动现象,近年来对日冕瞬变提出了许多理论解释.一种数值模拟方法将瞬变看成是由于热力学量或磁力在日冕底部的脉冲增长所产生的结果.许多分析模型认为是由磁环内部的电磁力或外部的磁压力驱动所致,或者是环中磁浮力驱动的结果.考虑到瞬变与耀斑和爆发日珥的相关性,活塞驱动模型认为,瞬变是稠密等离子体喷射,像活塞驱动机制.观测和理论都有待于进一步的研究.      

2011年8月4日螺旋状日冕物质抛射爆发事件

利用多卫星多波段的综合观测数据,通过追踪光球表面等离子体速度分析计算了耀斑爆发前后磁螺度的变化,发现耀斑爆发前活动区中光球表面存在强的水平剪切运动,活动区磁螺度的注入主要由这种剪切运动所产生;使用CESE-MHD-NLFFF重建了耀斑爆发前后活动区的磁场位形,推测出耀斑过程中存在磁绳结构的抛射.基于这些分析,给出了这一螺旋状抛射结构的形成机制:爆发前暗条西侧足点的持续剪切运动驱动磁通量绳增加扭转,高度扭缠的通量绳与东侧足点附近的开放磁力线重联并与东侧足点断开,进而向外抛出并伴随解螺旋运动.另外,利用1AU处WIND卫星的观测数据在对应的行星际日冕物质抛射中找到典型磁云的观测特征.这表明除了传统上双足点均在太阳表面的磁云模型,这种单足点固定于太阳表面的磁通量绳爆发图景同样可能在行星系际空间形成磁云结构.研究结果对进一步认识磁云结构具有重要意义.      

1984年5月21日耀斑环珥的Hα-SSHG观测研究

利用云南天文台太阳光谱分光照相仪(Hα-SSHG),拍摄了1984年5月21日边缘耀斑环珥的Hα光谱资料,结合Hα色球观测资料给出了该事件的发展过程和色球、光谱的形态特征。定性地探讨了该耀斑环内的宏观物质运动.用提出的双环系模型能较好地解释观测结果.      

影响地球环境的太阳质子事件的时间过程

利用1966年以来的大量太阳耀斑以及相应质子事件的资料,分析研究了质子事件到达时间和极大时间同耀斑经度位置的统计关系.结果表明当耀斑位置处于经过地球的行星际大尺度场磁力线足点位置附近时,上述两种时间过程最短.这个结果支持了太阳耀斑粒子经日冕传播再向行星际空间传播的二阶段传播模型.      

一种短波SID监测记录及其在太阳X射线耀斑观测中的应用

本文介绍了北京大学目前进行的电离层观测中的一种SID地面连续监测设备;着重讨论它在太阳耀斑观测方面的应用.通过对1982-1983年资料的分析表明,此方法对太阳耀斑活动十分敏感.所记录到的SID现象与世界上其他主要台站的报告基本上一致.文中介绍的几个实例说明有可能利用SID形态研究耀斑时的X射线强度的时间演变.统计结果还表明1-8A谱段的X射线峰值流量与SID扰动强度之间满足一个较简单的关系式,可据此对较大的太阳X射线耀斑的峰值流量做出估计.      

太阳微波爆发动态频谱仪

介绍了北京天文台已投入观测的1.0—20GHz,2.6—3.8GHz太阳射电频谱仪及1999年投入观测的5.2—76GHz太阳射电频谱仪。它们是第23周太阳活动峰年我国太阳物理界的重要观测设备已投入观测的频谱仪获得不同类型的太阳射电爆发资料分别为171个和146个,这些事件在时间和频率上有丰富的幅度和结构的变化。不同太阳射电爆发反映太阳大气不同高度上耀斑的时间和空间的演化过程,为研究不同大气高度中耀斑物理动力学过程、能量释放、粒子加速提供了更多的依据。      

太阳微波射电快速精细结构亚类型的观测分析

通过分析"云南天文台4波段太阳射电快速同步观测系统"1990-01-1994－01取得的103个射电爆发,发现其中29个存在不同类型的快速精细结构（FFS）.尤其是发现了几个少见的亚类FFS现象.本文仅介绍两个亚类型:窄带变周期脉动和宽带慢漂移长周期脉动.这些现象表明太阳射电FFS的多样性,它们发生在射电爆发的不同阶段（耀斑不同相）,从而说明在耀斑演化中日冕非热电子的加速或注入可能贯穿于整个耀斑发展过程.由于耀斑后相FFS的发生,可验证耀斑后相存在磁重联和似环结构（耀斑后环）的重新形成.由于不同的亚类FFS反映日冕中存奇特别的环境条件,从而推测日冕中可能存在更复杂的多重类型的磁结构.      

电离层Es离子分布数值建模

从离子连续性方程和动量方程出发,比较全面地考虑了太阳光电离、星光电离、地冕电离、星际背景电离和流星离子流等电离源,综合分析Es层的主要动力学过程和光化学过程,以风剪切理论为基础,研究中性成分碰撞、电场作用、金属离子作用和分子离子作用等机制对离子分布的影响,建立了一维时变电离层Es物理模型.对离子产生率、垂直方向的离子速度在高度和时间上的变化进行仿真和计算,得到了在电场及风剪切作用下的离子密度剖面24h内的变化规律.根据建立的模型,以昆明相干散射雷达观测的径向风结果作为模型输入参考,仿真并得到了电离层Es电子密度的时空分布,据此反演出电离层Es临界频率f₀E_s.与昆明站电离层测高仪同时间观测的情况进行对比,结果比较一致,验证了建立的Es层物理模型正确性.      

基于太阳10.7 cm射电流量的全日面耀斑预报方法

太阳耀斑是一种重要的太阳爆发活动现象,表现为近乎全波段的电磁辐射增强。统计表明,太阳活动水平越高,太阳爆发越频繁,耀斑爆发的概率越大。利用1975-2007年10.7 cm流量与耀斑爆发的统计关系,建立了一种可行的全日面爆发耀斑概率的预报方法,能够实现C,M,X三种级别的耀斑在全日面爆发的概率预报。通过2008-2016年的观测数据,对模型进行了预报性能的评估,得到模型对C,M,X级耀斑发生概率的预报误差均较小,Brier评分误差分别为0.113,0.087,0.012;模型的预报性能均比平均模型有提高,对C,M,X级耀斑发生概率预报的Brier技巧评分分别为0.250,0.106,0.012。在2008-2016年未来1天耀斑预报的模型实测中,模型的预报效果与中国科学院空间环境预报中心的预报效果相当,这说明该模型在实际的空间环境预报中切实可行。     

太阳宇宙线的有效电荷及计算

本文讨论了太阳宇宙线成份的高电离态的产生, 提出了计算平均有效电荷的公式, 结果与观测资料对比能很好地符合.      

Relative importance of solar X-rays below 10 Å and pulsed HF radiowave absorption at 2.132 MHz frequency over Delhi under solar flare conditions

The computed photoionization rates in the discrete wavelength bands in the XUV spectra under quiet sun, moderate flare, strong flare and outstanding flare conditions have been presented graphically as a function of altitude in the height range 50 – 90 km to show the relative importance of solar X-rays below 10 Å. Ionospheric absorption data, measured by A₁ technique at the Ionosphere Research Centre at the University of Delhi, Delhi (28.6°N) at a single radio wave frequency of 2.132 MHz have been analyzed under solar flare conditions, with a special emphasis on a solar flare event on 3 February, 1983 which started at 1115 IST, reached its peak at 1140 IST and persisted till 1400 IST, during which time the radio wave absorption exceeded 60 or 65 dB for nearly three and half hours. During solar flare, a direct correlation between large enhancements of solar X-ray flux and ionospheric absorption is observed.     

The geomagnetic solar flare effect identified by SIIG as an indicator of a solar flare observed by GOES satellites

This paper studies the efficiency of geomagnetic solar flare effects (gsfe) in X solar flare detection; so during the period 1999–2007 a comparison between solar flare (sf) observed by satellites of the Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) programme and gsfe published by the Service International des Indices Geomagnetiques (SIIG) is made.     

太阳纯电子事件和质子-电子事件的电子能谱的机制

本文计算、分析了太阳耀斑加速电子在日冕中传输时激发的等离子体尾场的效应,认为耀斑电子的高能成份激发的尾场,能够加速低能耀斑电子,低能耀斑电子的能量增值可达几十keV至上百keV,这种尾场加速将软化约100keV以下的能量范围内(探测阈之上)的耀斑电子能谱。结合考虑尾场效应,本文提出了太阳耀斑加速电子从加速区到形成电子事件之间的能谱演化模式,说明了太阳纯电子事件的双幂律电子能谱和太阳质子-电子事件的单幂律电子能谱的形成,认为两类事件的电子能谱差异为耀斑电子日冕传输中不同程度的尾场效应所致,前者尾场效应弱,电子能谱呈双幂律,后者尾场效应较强,电子能谱为单幂律谱。      

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．     

质子事件上升时间及峰值强度的统计研究

在耀斑已基本确定为质子耀斑的情况下, 为了对即将到达地球的太阳质子作出半定量的粗略预报(警报), 即估计从观测到光学耀斑开始, 需经多长时间质子通量将到达峰值;峰值强度有多大。为此, 我们收集了1967年5月—1972年12月约五年半期间国外发表的比较系统的质子事件资料, 以及相应的太阳耀斑和太阳射电资料。      

大耀斑期间向日面电离层总电子含量的响应个例分析

利用2001年4月15日1336UT耀斑爆发期间向日面GPS观测数据提取的总电子含量的时间变化曲线。分析了向日面电离层对这次耀斑的响应特点．结果表明，耀斑期间向日面电离层出现了总电子含量突增事件．最大总电子含量增加量约为2．6TECU，在0600LT和1800LT都观测到了总电子含量突增，世增加幅度仅为0．5-1TECU．在高纬地区，由于电离层闪烁，从TEC时间变化曲线提取不出来总电子含量增加值．从各卫星星下点处的TEC增加量和各星下点处的太阳天顶角的关系可以看到，TEC增加量与太阳天顶角有关，太阳天顶角越大，TEC增幅越小。另外，从总电子含量时间变化率曲线上还观测到了时间同步的小尺度扰动，通过与耀斑期间硬X射线辐射通量的比较，发现两者有明显的相关性，电离层中的这种扰动与耀斑期间的硬X射线或远紫外辐射有关．     

A statistical study of post-flare-associated CME events

We present a statistical study of post-flare-associated CMEs (PFA-CMEs) during the period from 1996 to 2010. By investigating all CMEs and X-ray flares, respectively, in the LASCO and GOES archives, we found 15875 CMEs of which masses are well measured and 25112 X-ray flares of which positions are determined from their optical counterparts. Under certain temporal and spatial criteria of these CMEs and solar flare events, 291PFA-CMEs events have been selected. Linking the flare fluxes with CME speeds of these paired events, we found that there is a reasonable positive linear relation between the CME linear speed and associated flare flux. The results show also the CME width increases as the flux of its associated solar flare increases. Besides we found that there is a fine positive linear relation between the CME mass and its width. Matching the flare fluxes with CME masses of these paired events, we find the CME mass increases as the flux of its associated solar flare increases. Finally we find the PFA-CME events are in regular more decelerated than the other CMEs.     

Correlation between solar flare productivity and photospheric vector magnetic fields

Studying the statistical correlation between the solar flare productivity and photospheric magnetic fields is very important and necessary. It is helpful to set up a practical flare forecast model based on magnetic properties and improve the physical understanding of solar flare eruptions. In the previous study ([Cui, Y.M., Li, R., Zhang, L.Y., He, Y.L., Wang, H.N. Correlation between solar flare productivity and photospheric magnetic field properties 1. Maximum horizontal gradient, length of neutral line, number of singular points. Sol. Phys. 237, 45–59, 2006]; from now on we refer to this paper as ‘Paper I’), three measures of the maximum horizontal gradient, the length of the neutral line, and the number of singular points are computed from 23990 SOHO/MDI longitudinal magnetograms. The statistical relationship between the solar flare productivity and these three measures is well fitted with sigmoid functions. In the current work, the three measures of the length of strong-shear neutral line, total unsigned current, and total unsigned current helicity are computed from 1353 vector magnetograms observed at Huairou Solar Observing Station. The relationship between the solar flare productivity and the current three measures can also be well fitted with sigmoid functions. These results are expected to be beneficial to future operational flare forecasting models.