太阳质子事件与太阳耀斑的关系

通过对0°W-39°W,40°W-70°W,71°W-90°W经度范围内太阳质子事件与太阳耀斑的相关性计算分析,发现太阳质子事件与太阳耀斑的相关系数依赖于经度.太阳耀斑积分与地球磁链接区域（40°W-70°W）太阳质子事件强度的相关系数最大.相关系数的这种特点与耀斑加速粒子的最大流量只出现在磁链接区域的特征相吻合.计算结果表明,太阳耀斑对太阳质子事件具有贡献,即耀斑对E ≥ 10MeV的质子加速有贡献.耀斑和CME在磁链接区域对太阳质子事件的贡献相同,这说明太阳质子事件是混合型事件.     

X级以上耀斑与地磁效应关系研究

统计研究了2010年1月至2012年12月期间所有与耀斑爆发相伴生的日冕物质抛射(CME) 引发的地磁暴事件. 结果表明, 对于CME源区其主要分布在日面 45°E-45°W, 占总数的78.95%, 且西半球比东半球多, 即源区位于西半球的CME易产生地磁效应; X级耀斑与地磁效应的关联性更高, 60.0%的 X级耀斑在其爆发后的2～3天内观测到地磁暴, 而其他级别的耀斑与地磁效应的关联性低得多, 均不足10%; 通过对此期间日面爆发的所有X级耀斑研究分析后发现, 对于源区位于日面东经45°E-45°W 的X级耀斑, 若在其爆发过程中没有大尺度日面扰动, 则无伴生CME且后续产生地磁效应的可能性很低. 由此提出一种通过分析日面观测数据进行地磁暴预报的方法.     

太阳质子耀斑X射线辐射特征及质子事件警报

太阳质子耀斑X射线辐射特征的研究, 为太阳质子事件的警报提供一个重要的途径和方法。本文分析了第21周太阳活动峰年(1977—1986)期间质子耀斑和相应的GOES和SMM卫星观测的X射线辐射资料, 结果表明:大部分质子耀斑的硬X射线峰值流量F_HX≥10⁴s/c;积分流量F₀≥10⁶counts;硬X射线辐射到达峰值时间T_R≥100s;持续时间T_D≥10³s;X光子最高能量E_x≥300keV;平均能谱指数√r≤3.5;高能时延T_L≥10s。利用这些X射线暴的特征参数, 对第21周峰年大质子事件作警报检验, 结果是:报准率为94％, 虚报率为40％。     

基于机器学习方法对23太阳活动周质子事件的研究

在耀斑伴随日冕物质抛射（CME）事件编目数据的基础上,进行太阳质子事件（SPE）匹配,构建研究数据集.利用Apriori算法挖掘SPE与耀斑级别、耀斑发生日面位置以及CME角宽度和速度的关联关系.结果表明：X级耀斑、全晕CME、高速（>1000km·^-1） CME和日面西半球耀斑是最可能伴随质子事件的4种特征,其诱发质子事件概率依次为0.366,0.355,0.30,0.155.角宽度低于120°或速度低于400km·^-1的CME产生质子事件的概率为0.高速CME产生质子事件的概率是低速（400～1000km·^-1） CME的8.6倍,X级耀斑产生质子事件的概率是M级耀斑的6.2倍,日面西部耀斑产生质子事件的概率是日面东部耀斑概率的3.9倍,全晕CME产生太阳质子事件的概率是非全晕（120°～360°） CME的3.8倍.对太阳质子事件样本进行过采样处理,利用随机森林等5种典型有监督学习算法,构建了基于第23太阳活动周耀斑和CME特征的质子事件预测模型.结果表明,该预报模型的质子事件预测准确率、精确率和召回率均控制在91%以上.     

三种类型的质子耀斑

根据SMM卫星观测资料,分析了GRL,PE和GRL/PE三种类型质子耀斑在硬X射线辐射特征上的差异。结果表明,存在的差异与粒子加速区(或作用区)分别处于不同的日面高度有关。     

质子耀斑活动区的再现规律

质子耀斑活动区再现规律的研究结果表明,日面上存在着经度方向漂移式的“活火山”,即质子活动复活体,“活火山”定期地复活,并爆发质子耀斑。其复活长周期为８－１１．６年,与活动周１１年周期基本一致;短周期为１．２６年,与活动周峰年时间宽度一致。在２２周峰年中,日面南北半球上各有一个强质子活动复活体,它们爆发值流量≥１００ｐｆｕ和≥１０００ｐｆｕ的质子耀斑各占周期同类耀斑总数的７０．７％和８３．３％。     

太阳质子耀斑的一个统计性质

本文研究太阳质子耀斑相对于太阳光球大尺度平均磁场中性线的分布, 给出一个新得到的质子耀斑的统计性质。研究太阳质子事件及其源耀斑的统计性质, 是太阳物理和空间物理学的重要前沿课题。从太阳活动预报及地球空间环境预报研究的角度看, 一个重要的问题是质子耀斑在     

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.     

空间甚低频太阳Ⅱ型射电暴研究进展

耀斑和日冕物质抛射(Solar flares and coronal Mass Ejections,CME)是产生灾害性空间天气的源扰动.Ⅱ型射电暴是CME驱动的激波在日冕和行星际空间中运动引起电磁波辐射的结果.以研究太阳物理和空间天气预警预报为背景,对Ⅱ型射电暴特别是甚低频Ⅱ型射电暴的频谱特征以及物理成因进行分析,认...     

太阳X射线耀斑活动区的一些特征

对ISEE-3人造卫星在1980年5月—1981年8月中,观测到的48个X射线耀斑进行了分析,发现其中有1/3是在6个活动区中重复爆发的.研究这部分X射线耀斑的物理性质与所在活动区的黑子面积、活动区类型及磁结构的关系,得到了一些结果:(1)发生在同一活动区中的X射线耀斑,其硬X射线峰值积分流量及谱硬度与活动区黑子面积成正相关;(2)多次爆发X射线耀斑的活动区全部具有δ型磁结构;(3)发生在不同活动区中的X射线耀斑,其物理特征与所在活动区的面积大小无明显关系.由此可以认为,活动区磁场梯度的大小,亦即活动区电流的大小,在爆发耀斑的过程中具有决定性作用.此外,还用电流环模型从理论上讨论了上述特征.     

Properties and relationship between solar eruptive flares and Coronal Mass Ejections during rising phase of Solar Cycles 23 and 24

Statistical relationship between major flares and the associated CMEs during rising phases of Solar Cycles 23 and 24 are studied. Totally more than 6000 and 10,000 CMEs were observed by SOHO/LASCO (Solar and Heliospheric Observatory/Large Angle Spectrometric Coronagraph) during 23rd [May 1996–June 2002] and 24th [December 2008–December 2014] solar cycles, respectively. In particular, we studied the relationship between properties of flares and CMEs using the limb events (longitude 70–85°) to avoid projection effects of CMEs and partial occultation of flares that occurred near 90°. After selecting a sample of limb flares, we used certain spatial and temporal constraints to find the flare-CME pairs. Using these constraints, we compiled 129 events in Solar Cycle 23 and 92 events in Solar Cycle 24. We compared the flare-CME relationship in the two solar cycles and no significant differences are found between the two cycles. We only found out that the CME mean width was slightly larger and the CME mean acceleration was slightly higher in cycle 24, and that there was somewhat a better relation between flare flux and CME deceleration in cycle 24 than in cycle 23.     

两个临近脉冲型太阳能量电子事件的观测与拟合

WIND飞船在2010年11月15日观测到两个临近的脉冲型太阳能量电子事件, 这两个事件在1AU处呈现出不同类型的通量-时间曲线. 事件一的通量表现出快速上升及快速下降的特性; 事件二则表现为缓慢上升, 更缓慢下降, 事件二的持续时间是事件一的5～17倍. 以往的解释认为事 件二中的电子在行星际受到了更强的散射. 本文引入等腰三角形的释放函数并 求解电报方程, 利用得到的解对1AU处的观测进行拟合. 根据最佳拟合结果 反推两事件在太阳上的释放函数和在行星际传播的平均自由程, 发现造成两事 件在1AU处能谱和通量-时间曲线形状不同的原因是太阳上电子 加速过程的不同而非行星际散射. 结合SOHO卫星的白光观测, 发现两事件可能 与一个CME (日冕物质抛射)相关, 并进一步推测了这两个太阳电子事件可能 的加速图像.     

缓变型太阳高能粒子事件特征时间及其经向分布

利用SOHO,STEREO高能粒子观测数据,对2011-2014年30个通量短时间内显著增强的缓变型太阳高能粒子（SEP）事件的两个特征时间（局地爆发时间,起始释放时间）及其经向分布进行统计分析.研究结果显示,多颗卫星同时观测到的SEP事件伴随的日冕物质抛射（CME）角宽明显较一般事件大,且基本都为Halo CME;不同卫星观测到的粒子通量局地增强时间差与卫星位置经度差明显线性正相关且东西不对称;局地爆发时间和起始释放时间相对于耀斑时间的延迟与卫星相对经度正相关;卫星所有能量通道的两个特征时间极差与卫星相对经度呈现较好的正相关,这表明不同能量SEP释放的时间跨度具有明显经度差异;高低能释放时间差与CME速度正相关.这些结论表明,SEP事件的两个特征时间具有明显的经向依赖性,并都与CME速度相关.     

太阳高能粒子事件上升时间统计研究

选取1997-2006年共66个较大的缓变型太阳高能粒子(SEP)事件, 分析了不同条件下太阳高能粒子通量廓线上升时间与源区日面经向分布之间的相关关系, 研究了日冕物质抛射(CME)和耀斑在SEP上升阶段的作用特点.统计结果表明,大SEP事件的源区主要分布在太阳西半球, 特别是磁足点东西两侧45°范围内; 在高速太阳风条件下, 低能通道的通量上升时间与日面相对经度有较好的相关性,即离磁足点越远, 上升时间越长,而高能通道相关性则不明显; 全晕状CME产生的SEP事件对应的上升时间与源区位置没有明显的相关性, 而部分晕状CME伴随的SEP事件则与二次拟合曲线符合很好.分析表明,在缓变型SEP事件的通量上升阶段, 耀斑加速过程起着重要作用,这在部分晕状CME伴随的SEP事件中尤为显著.     

Results from the study of an M7.6 flare and its associated CME

An M7.6 flare was well observed on October 24, 2003 in active region 10486 by a few instruments and satellites, including GOES, TRACE, SOHO, RHESSI and NoRH. Multi-wavelength study shows that this flare underwent two episodes. During the first episode, only a looptop source of <40 keV was observed in reconstructed RHESSI images, which showed shrinkage with a velocity of 12–14 km s⁻¹ in a period of about 12 min. During the second process, in addition to the looptop source, two footpoint sources were observed in energy channel of as high as ∼200 keV. One of them showed fast propagation along one of the two TRACE 1600 Å flare ribbons and the 195 Å loop footpoints, which could be explained by successive magnetic reconnection. The associated CME showed a mass pickup process with decreasing center-of-mass velocity. The decrease of the CME kinetic energy and the increase of its potential energy lead to an almost constant total energy during the CME propagation. Our results reveal that the flare and its associated CME have comparable energy content, and the flare is of non-thermal property.     

Study of a Coronal Mass Ejection with SOHO/UVCS and STEREO data

We study the 3-D kinematics of a Coronal Mass Ejection (CME) using data acquired by the LASCO C2 and UVCS instruments on board SOHO, and the COR1 coronagraphs and EUVI telescopes on board STEREO. The event, which occurred on May 20, 2007, was a partial-halo CME associated with a prominence eruption. This is the first CME studied with UVCS data that occurred in the STEREO era. The longitudinal angle between the STEREO spacecrafts was ∼7.7° at that time, and this allowed us to reconstruct via triangulation technique the 3-D trajectory of the erupting prominence observed by STEREO/EUVI. Information on the 3-D expansion of the CME provided by STEREO/COR1 data have been combined with spectroscopic observations by SOHO/UVCS. First results presented here show that line-of-sight velocities derived from spectroscopic data are not fully in agreement with those previously derived via triangulation technique, thus pointing out possible limitations of this technique.