Real-time global MHD simulation of the solar wind interaction with the earth’s magnetosphere

We have developed a real-time global MHD (magnetohydrodynamics) simulation of the solar wind interaction with the earth’s magnetosphere. By adopting the real-time solar wind parameters and interplanetary magnetic field (IMF) observed routinely by the ACE (Advanced Composition Explorer) spacecraft, responses of the magnetosphere are calculated with MHD code. The simulation is carried out routinely on the super computer system at National Institute of Information and Communications Technology (NICT), Japan. The visualized images of the magnetic field lines around the earth, pressure distribution on the meridian plane, and the conductivity of the polar ionosphere, can be referred to on the web site (http://www2.nict.go.jp/y/y223/simulation/realtime/).The results show that various magnetospheric activities are almost reproduced qualitatively. They also give us information how geomagnetic disturbances develop in the magnetosphere in relation with the ionosphere. From the viewpoint of space weather, the real-time simulation helps us to understand the whole image in the current condition of the magnetosphere. To evaluate the simulation results, we compare the AE indices derived from the simulation and observations. The simulation and observation agree well for quiet days and isolated substorm cases in general.     

Solar neutron events as a tool to study particle acceleration at the Sun

The Sun provides unique opportunities to study particle acceleration mechanisms using data from detectors placed on the Earth’s surface and on board spacecrafts. Particles may gain high energies by several physical mechanisms. Differentiating between these possibilities is a fundamental problem of cosmic ray physics. Energetic neutrons provide us with information that keeps the signatures of the acceleration site. A summary of some representative solar neutron events observed on the Earth’s surface, including associated X and γ-ray observations from spacecrafts is presented. We discuss evidence of acceleration of particles by the Sun to energies up to several tens of GeV. In addition, a recent solar neutron event that occurred on September 7th 2005 and detected by several observatories at Earth is analyzed in detail.     

神舟4号大气成分探测的新结果

神舟4号（SZ-4）大气成分探测器搭载在SZ-4留轨舱上于2002年12月30日发射入轨,在在轨运行的前3个多月中,正值地球南半球处于夏半球季节,并发生了多次中低强度的地磁扰动事件,SZ-4大气成分探测器测得了轨道舱运行高度上（330-362 km附近）大气成分的响应变化和异常现象新结果.探测数据表明,中低强度的地磁扰动事件也能引起热层大气中主要成分O和N₂的数密度值增高的响应变化.同样在进入地磁扰动峰期后较高纬度处出现了N₂的异常增变和O的异常降变以及大气密度异常扰动的现象,但此期间所出现异常现象的地域与SZ-3和SZ-2大气成分探测器探测结果相反,它仅位于南半球较高纬度地区.     

磁尾等离子体团型结构的数值模拟

考虑横越磁尾不同区域的数密度与离子温度的分布特点,取宁静磁尾温度、密度呈同样形态的非均匀分布,作为模拟计算的初态,对初始B_y为不同分布的3个算例作模拟计算.数值结果展示了3类磁结构的演化特征.考察磁尾中性片一个给定点的磁场变化,做出3个算例典型事件的磁场矢端图.它们从另一个侧面展示了磁尾通量绳型等离子体团、具有复杂闭合磁力线位形类似于“闭合环”的等离子体团,以及二维“磁岛”型等离子体团的特点.观测表明,多数磁尾等离子体团为具有强核心场的通量绳结构.通过跟踪一个通量绳型等离子体团的发展,作出等离子体团各方向速度与磁场强度随x演化的曲线.其中,v_x与磁场强度|B|在近尾至中尾的计算值与Geotail卫星资料统计分析结果大致相符.此外,与Jin等取初始温度为均匀分布的计算结果相比,本文给出的通量绳型等离子体团,其内温度较高、密度较低,与资料分析结果的偏离也随之减小.     

ISO 21494《航天系统——磁试验》国际标准编制历程及其启示

ISO 21494《航天系统——磁试验》规定了实施系统级和分系统级航天器以及航天器部组件磁试验的方法。该标准的发布对于增强我国在航天系统环境试验领域的国际影响力和话语权具有重要意义。文章介绍了ISO航天标准的概况,ISO 21494标准的制定背景,总结了有关航天技术成果向国际标准转化的过程和标准编制的成功经验,以期为主导或参与其他国际标准的制定提供借鉴和指导。     

太阳10.7 cm射电流量中期预报模型研究

太阳活动指数中期预报一直是空间环境业务预报的难点之一. 本文在自回归方法模型的基础上, 利用太阳活动区面积、位置等参数与10.7cm辐射流量之间的定量关系, 根据活动区面积衰减规律, 建立了一个基于活动区参数及演化规律的改进型太阳活动指数中期预报模型. 通过对预报测试实例分析发现, 在日面出现较大活动区导致F10.7迅速增长并超过历史数据峰值的情况, 在日面活动区消亡导致指数突然出现平静期的情况, 新模型的预报准确性相比自回归模型有很大提高, 预报的平均相对误差下降约5%~9%. 由此可见, 新模型在某些特定条件下提高了原有模型的精度. 该研究为提高业务型太阳10.7 cm射电流量中期预报模型的预报精度奠定了基础.     

Advance of interplanetary physics study in China: 2008—2010

Interplanetary physics study is an important ingredient in space weather research. Considerable progress this aspect has been achieved by the space physics community of China in recent years. This brief report summarizes the latest advances of the interplanetary physics research in China during the period of 2008--2010. This report includes solar corona and solar wind, interplanetary transients, energetic particles, MHD simulation, space plasma, and prediction methods for physical phenomena originating from both solar corona and interplanetary space.     

结合光球磁场特征物理量的质子事件短期预报

利用描述太阳活动区光球磁场复杂性和非势性特征的三个物理量(纵向磁场最大水平梯度|▽_hB_z |_m, 强梯度中性线长度L, 孤立奇点数目η)建立了质子事件短期预报模型, 验证了磁场特征物理量对质子事件短期预报的有效性. 目前已建立或使用的太阳质子事件短期预报模型中仍然没有正式将磁场特征物理量作为预报因子. 由于太阳质子事件是小概率事件, 其物理产生机制尚不完全清楚, 这些预报模型往往存在虚报率偏高或报准率偏低的问题. 本文试图将原有质子事件模型所用的传统因子与磁场特征物理量结合起来, 利用神经网络方法建立一个更为有效的质子事件短期预报模型. 利用1997--2001年的训练数据集1871个样本建立了输入层为传统预报因子的模型A以及输入层为传统预报因子和磁场特征物理量的模型B. 通过对2002--2003年973个样本的测试数据集进行模拟预报发现, 模型A与B在具有相同质子事件报准率的情况下, 模型B的虚报率明显降低. 这进一步验证了磁场特征物理量在质子事件短期预报中的作用, 进而可以加强对太阳质子事件的实际预报能力.     

带奇异电流密度面无力磁场及其稳定性

从Bernstein磁流体力学能量原理出发,讨论圆柱坐标下一类带奇异电流密度面的一维单参数无力磁场的稳定性.这类无力磁场在参数空间同时存在稳定区和不稳定区,其稳定性完全由磁螺距在圆柱轴邻域内的径向分布决定,与位于磁场边界处的奇异电流密度面无关.