磁云边界层中的重联慢激波观测分析

在Petschek模型中，排空区边界处的一对慢激波是能量耗散的重要机制.已有大量行星际空间的Petschek型磁场重联排空区观测事件被报道，但是只有少量的排空区边界处观测到了慢激波.针对一例位于磁云边界层中的Petschek型磁场重联排空区观测事件，在排空区靠近磁云一侧边界处证认了一例慢激波.激波跃变层两侧的磁场和等离子体参数满足Rankine-Hugoniot关系，且激波上下游的中间马赫数均小于1，上游的慢马赫数为2.94（>1），下游的慢马赫数为0.65（<1），符合慢激波的观测特征.磁云内部的等离子体β值很低，局地阿尔芬速度高，同时磁云边界层中可能发生丰富的磁场重联活动，这可能是磁云前边界处慢激波形成的原因.      

强磁云与共转高速流的相互作用两例

本文利用行星际观测数据,分析了1978年8、9月间同一起源的共转高速流两次与磁云发生的相互作用.8月27日,强磁云为共转高速流所追赶,磁云前半部为磁云本体,具有强磁云的基本特征,但后半部则为高速流追赶磁云的相互作用区,流速图象具有明显的双台阶特征.9月25日另一异常强磁云追赶再次重现的共转高速流,磁云前部为相互作用区,后部为磁云本体,但结构特征较简单磁云复杂;磁云前部流速峰值超过900km/s,而在磁云本体.Alfvén波速峰值在600km/s以上,非常接近局部太阳风速.此两事例进一步说明了Alfvén波速增强对磁云加速的重要作用.此外,还就磁云引起的磁暴和宇宙线下降的特性进行了讨论.     

磁流体中间激波的相互作用

本文讨论磁流体中间激波的相互作用规律．主要结论：中间激波汇合的产物为后向快简单波、后向慢简单波或慢激波、接触间断、前向慢激波和前向快激波，其中后向波成份和接触间断很弱．当左（右）激波较强时，中国激波碰撞产物为后（前）向快激波、后（前）向慢简单波或慢激波、负（正）切向间断、前（后）向慢简单波和前（后）向快激波．     

磁流体斜激波的汇合

本文讨论磁流体快、慢激波的汇合作用规律,主要结论如下:(1)两个前向快激波汇合之后,形成一更强的前向快激波,尾随一前向慢稀疏波、一正接触间断(后侧密度大于前侧)、一后向慢激波和一后向快稀疏浚。(2)两个前向慢激波汇合之后,形成一更强的前向慢激波,尾随一正接触间断、一后向慢稀疏波和一后向快激波2在前向慢激波前方出现一前向快波,它或为稀疏浚(中、小激波角情况),或为激波(大激波角情况).(3)前向快激波会追上前向慢激波而发生汇合,之后互换位置且强度减弱,尾随一正接触间断和一后向稀疏波对。      

行星际磁云边界层中的电子分布函数特征

基于WIND 飞船观测的1995---2006 年间的磁云事件, 研究了磁云边界层中电子的流动图样, 以及电子速度分布函数的特点与电子加热和加速的关系, 得出以下结果. ①磁云边界层中存在的电子流动图样, 包括各向同性、双向流动和单向流动等. ② 相比于背景太阳风和磁云本体, 通常情况下磁云边界层中电子分布函数的核心热电子成分 (E<60eV) 增多, 超热电子成分 (E>60eV) 在沿磁场垂直方向上增多, 而在沿磁场平行或反平行方向以单方向增加为主, 此外, 还在近1/10 的磁云边界层中观测到了高能电子的明显增多. ③对比研究了磁云边界层与磁云驱动的激波对电子速度分布函数的调制作用, 经过激波, 电子分布函数的超热电子成分在各方向上都有增加, 不同于磁云边界层中在沿磁场平行或反平行方向上超热电子成分以单方向增加为主, 表明二者有不同的形成机制. ④考察了磁云边界层中的波活动增强和电子分布函数及离子流量增加的对应关系. 上述观测和对比分析进一步表明了磁云边界层是一种重要的动力学结构, 磁重联是一种可能的形成机制.      

一种确定模拟的行星际MHD激波局地参数的新方法

简要阐述了分析模拟的行星际磁流体力学（MHD）激波的局部性质时，采用无厚度局部平面激波这一假设的合理性，说明了在激波未扰动区域（激波上游），物理量在几个小时内的变化很小这一事实，利用平面激波的分析方法，提出了分析模拟的行星际MHD激波的新方法，包括激波位置的确定，上下游状态参数的选择，激波局部参数的计算以及激波的分类，最后应用这种方法对一个二维的MHD模拟结果进行了分析。结果证实了过去文献关于磁流体力学混合激波空间连接和时间演化的链式规则，而且说明位于太阳赤道附近的慢激波和中间激波最终会发展为快激波。     

1998年4月下旬至5月上旬地磁暴的日地事件认证

综合运用SOHO／LASCO、SOHO／EIT关于CME的观测结果和WIND飞船关于太阳风的观测记录，识别了1998年4月下旬至5月上旬发生的磁暴的CME源，分析了与5月初强磁暴群相联系的日地事件。结果表明，所用日地扰动事件关系认证的方法是可行的，本文就上述日地事件所涉及的磁暴群与活动区的关系、CME地磁效应的日面东西不对称性以及磁云与高速流的作用等问题进行了讨论。     

磁流体斜激波的碰撞

讨论了磁流体斜激波之间的碰撞及其与接触间断的相互作用规律,主要结论如下:(1)两个快激波碰撞后交换位置,同时出现一接触间断和一慢稀疏波对。(2)两个慢激波碰撞后交换位置且强度减弱,同时出现一接触间断和一块激波对。(3)一前向快激波与一后向慢激波碰撞后交换位置,快激波强度增加,慢激波强度减弱,同时出现一后向快激波、一负接触间断和一前向慢稀疏波。(4)一前向快激波与一正(负)接触间断相互作用后交换位置,快激波减弱,同时出现一后向快稀疏波(快激波)、一后向慢激波和一前向慢激波(慢稀疏波).(5)一前向慢激波与一正(负)接触间断相互作用后交换位置,慢激波减弱,同时出现一后向慢稀疏波(慢激波)和一快稀疏波(快激波)对。      

行星际空间MHD模拟激波跃变关系分析

分析了模拟得到的可以传播到1AU以远的日地空间磁流体力学激波与Rankine-Hugnoniot跃变关系的符合程度．通过对模拟激波的结构及其在传播过程中的演化进行的分析，提出了模拟激波的定位方法；基于所提出的定位方法，利用向长青提出的确定MHD激波局地参数的方法计算了模拟得到的激波与Rankine-Hugnoniot跃变关系的偏差．结果表明在激波传播到100Rs以后，激波对中前向快激波与Rankine-Hugnoniot关系的符合达到很高的程度，相对误差在10^-2数量级以内；并且在激波传播到150 Rs以后，相对误差在10^-3数量级以内．这个结果说明文中所使用的有限差分数值格式能较好地模拟激波．     

上游太阳风中高能电子向同步轨道区的传输

通常认为，同步轨道区的电子通量增加是由于磁暴或者上游太阳风高速流的扰动所引起．近来的观测表明，起源于太阳活动的行星际高能电子也是引起同步轨道电子通量增加的重要原因之一．Zhao等在研究2000年7月14日太阳剧烈活动时发现，同步轨道区相对论电子通量巨幅增加时没有观察到上游太阳风高速流的扰动，并且磁暴发生在电子通量事件之后．采用解析磁场模型和实际磁场模型(T96模型)模拟来自太阳的相对论电子在磁尾中的运动特性．计算结果表明，当行星际磁场南向时，进入到磁尾的行星际相对论电子可以从较远的磁尾区域运动到同步轨道区域．这一研究结果从理论上论证了起源于太阳活动的高能电子可以对同步轨道区相对论电子通量的增加产生重要的作用．     

Shock acceleration of energetic particles in corotating interaction regions

A simple shock model for the acceleration of energetic particles in corotating interaction regions (CIR) in the solar wind is presented. Particles are accelerated at the forward and reverse shocks which bound the CIR by being compressed between the shock fronts and magnetic irregularities upstream from the shocks, or by being compressed between upstream irregularities and those downstream from the shocks. Particles also suffer adiabatic deceleration in the expanding solar wind, an effect not included in previous shock models for acceleration in CIR's. The model is able to account for the observed exponential spectra at earth, the observed behavior of the spectra with radial distance, the observed radial gradients in the intensity, and the observed differences in the intensity and spectra at the forward and reverse shocks.     

Correlation between sunspots and interplanetary shocks measured by ACE during 1998–2014 and some estimations for the 22nd solar cycle and the years between 2015 and 2018 with artificial neural network using the Cavus 2013 model

The Advanced Composition Explorer (ACE) spacecraft has measured 235 solar-based interplanetary (IP) shock waves between the years of 1998–2014. These were composed of 203 fast forward (FF), 6 slow forward (SF), 21 fast reverse (FR) and 5 slow reverse (SR) type shocks. These data can be obtained from the Interplanetary Shock Database of Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics. The Solar Section of American Association of Variable Star Observers (AAVSO) is an organization that counts the number of the sunspots. The effects of interplanetary shock waves on some physical parameters can be computed using a hydrodynamical model. There should be some correlations between these effects and the sunspot variations. The major objective of this paper is twofold. The first one is to search these correlations with sunspots given in the database of AAVSO. As expected, high correlations between physical parameters and sunspots have been obtained and these are presented in tables below. The second objective is to make an estimation of these parameters for the 22nd solar cycle and the years between 2015 and 2018 using an artificial neural network. Predictions have been made for these years where no shock data is present using artificial intelligence. The correlations were observed to increase further when these prediction results were included.     

Interaction of shocks with a current sheet and reconnection in the solar corona

Interaction of shocks with a current sheet is investigated within a 2D MHD model based on an improved FCT numerical scheme. Basic parameters of the problem are chosen to correspond to situations in the solar corona with low plasma β and moderate shock strength. Slow and fast MHD shocks are introduced with shock normal parallel to magnetic field lines. The interaction with the current sheet causes distortion of the shock front and this distorts the magnetic field lines and generates electric current. Large current densities are generated especially when the fast MHD shock becomes the intermediate MHD shock at the current sheet. Then peak values of the current density are about 3–4 times larger than the initial undisturbed values in the current sheet.     

多重激波的数值模拟研究

本文用一维混合粒子模拟Code研究了包括中间激波在内的多重激波.模拟了四种情形,可以分为两类:(1)由快激波和中间激波构成的两重激波,(2)快激波、中间激波和慢激波构成的三重激波.结果表明:多重激波是不稳定的,它趋向于发展成磁流体旋转间断和MHD波,左旋圆偏振波逐渐在上游区内发展起来.文章对导致多重激波不稳定性的可能原因进行了简单的讨论.     

行星际慢激波的传播和演化

采用二维理想MHD模型，分别在日球赤道面(二维二分量模型)和日球子午面(二维三分量模型)内研究太阳风中慢激波的传播和演化规律．结果表明，慢激波在向外传播的过程中逐渐演化为由原慢激波和新产生的快激波构成的激波系统，该激波系统在子午面内相对慢激波源中心法线基本对称，而在赤道面内则是不对称的：快激波阵面和慢激波阵面之间存在一个切触点，该处两个激波合并，蜕化为气体激波．上述切触点相对激波源中心法线东偏，且东偏角度在激波系统向外传播过程中不断增加．初步分析表明，行星际磁场的螺旋结构是产生日球赤道面内慢激波传播和演化的东西不对称性的主要原因．     

Forward and reverse CIR shocks at 4–5 AU: Ulysses

In this article, we study fast shocks at CIR boundaries during an extended interval of 15 consecutive major high speed solar wind streams in 1992–1993. Ulysses was 4–5 AU from the sun. The Abraham-Schrauner shock normal method and the Rankine-Hugoniot relations were used to determine fast shock directions and speeds. Out of 33 potential CIR shocks, 14 were determined to be fast forward shocks (FSs) and 14 were fast reverse shocks (RSs). Of the remaining 5 events, 2 were forward waves and 3 were reverse waves. CIR edges at latitudes below ∼30^o were, for the most part, bounded by fast magnetosonic shocks. The forward shocks were generally quasi-perpendicular (average θ_nBo = 67^o). The reverse shocks were more oblique (average θ_nBo = 52^o), but they extended to all angles. Both FSs and RSs had magnetosonic Mach numbers ranging from 1 to 5 or 6. The average Mach numbers were 2.4 and 2.6 for FSs and RSs, respectively. The shock Mach numbers were noted to generally decrease with increasing latitude. The non-shock events or waves were noted to occur preferentially at high (∼−30° to −35°) heliolatitudes where stream-stream interactions were presumably weaker. These results are consistent with expectations, indicating the general accuracy of the Abraham-Schrauner technique.     

耀斑激波的相互作用

采用一维磁流体力学模型和激波装配法，分析两个相继出现的耀斑激波的相互作用.前导激波下游的稀疏波显著改变后随激波的特性，并在它的下游产生强后向快激波.两耀斑激波汇合后将在下游形成密度比约为1.5的接触间断.