太阳风中阿尔文波的研究进展

阿尔文波在太阳风中普遍存在,对其中等离子体的加热与加速有重要意义.从太阳风中的结构、太阳风湍流、太阳风全球模型、等离子体不稳定性(参量衰变不稳定性和火蛇管不稳定性)、太阳风的加热与加速等方面,总结了近年来太阳风中阿尔文波相关的研究进展.结合目前的研究趋势,从亚阿尔文速太阳风、太阳风全球模型和太阳源区3个方向展望了未来阿尔文波的相关研究.     

太阳风离子尺度湍流与太阳风加热

太阳风源自太阳大气,在行星际空间传播过程中被持续加热,然而究竟是何种能量加热了太阳风至今未研究清楚.太阳风普遍处于湍动状态,其湍动能量被认为是加热太阳风的重要能源.然而,太阳风湍流通过何种载体、基于何种微观物理机制加热了太阳风尚不明确,这是相关研究的关键问题.将回顾人类对太阳风加热问题的研究历史,着重介绍近年来我国学者在太阳风离子尺度湍流与加热方面取得的研究进展,展望未来在太阳风加热研究中有待解决的科学问题和可能的研究方向.     

太阳风中电磁离子回旋波的观测与理论研究进展

太阳风中的电磁离子回旋(Electromagnetic Ion Cyclotron, EMIC)波自报道以来,受到了广泛的关注和研究.由于波的频率接近质子的回旋频率, EMIC波可以通过回旋共振波粒相互作用将波能传递给离子,并在太阳风粒子加热和加速等能化现象中发挥重要作用.总结了太阳风中EMIC波的观测和理论研究进展,包括EMIC波在磁云内外、磁云和行星际日冕物质抛射鞘区中的观测研究得到的一系列结果以及基于观测进行波的激发机制所取得的研究进展,并展望未来研究太阳风中EMIC波的突破方向.     

磁云传播的动力学演化过程研究进展

磁云因其独特的磁场结构经常是重大灾害性空间天气的驱动源. 近来从磁云的边界层结构、环向通量、大尺度结构等方面关于磁云传播的动力学演化过程的研究取得了一些进展. 在磁云边界存在一个由于磁场重联而形成的边界层结构. 在磁云传播过程中, 这种发生在边界处的磁场重联可能会把磁云的磁场剥蚀掉, 进而引起其磁通量绳结构环向通量的减少以及不对称. 在磁云内部, 经常会观测到多个子通量绳结构. 这些特性各异的子通量绳可以通过磁场重联而合并, 进而引起磁云磁结构的改变. 关于磁云大尺度磁场拓扑位形的演化机制, 除了较早提出的交换重联外, 目前的研究表明在行星际空间中, 磁云边界处的重联过程也可以将磁云闭合或半开放的磁场线打开或断开. 尽管在相关研究中已经取得了较大进展, 但关于磁云传播的动力学演化过程还有许多问题尚不清楚. 在行星际小尺度磁通量绳边界也发现了边界层结构, 那么磁云是否会因剥蚀而成为小尺度通量绳? 磁云内子通量绳结构在相互作用中会不会引起某些不稳定性而导致整个通量绳系统的崩溃? 这些问题的解决还有待于进一步的理论、观测和数值模拟研究.     

磁云传播的动力学演化过程研究进展

磁云因其独特的磁场结构经常是重大灾害性空间天气的驱动源.近来从磁云的边界层结构、环向通量、大尺度结构等方面关于磁云传播的动力学演化过程的研究取得了一些进展.在磁云边界存在一个由于磁场重联而形成的边界层结构.在磁云传播过程中,这种发生在边界处的磁场重联可能会把磁云的磁场剥蚀掉,进而引起其磁通量绳结构环向通量的减少以及不对称.在磁云内部,经常会观测到多个子通量绳结构.这些特性各异的子通量绳可以通过磁场重联而合并,进而引起磁云磁结构的改变.关于磁云大尺度磁场拓扑位形的演化机制,除了较早提出的交换重联外,目前的研究表明在行星际空间中,磁云边界处的重联过程也可以将磁云闭合或半开放的磁场线打开或断开.尽管在相关研究中已经取得了较大进展,但关于磁云传播的动力学演化过程还有许多问题尚不清楚.在行星际小尺度磁通量绳边界也发现了边界层结构,那么磁云是否会因剥蚀而成为小尺度通量绳?磁云内子通量绳结构在相互作用中会不会引起某些不稳定性而导致整个通量绳系统的崩溃?这些问题的解决还有待于进一步的理论、观测和数值模拟研究.     

磁化吸积盘的不稳定性研究

从磁流体动力学方程组出发,用微扰法得到的色散方程中含有环向磁场.利用全新的反常粘滞和反常阻抗,对吸积盘进行数值计算,结果表明,只有竖直方向的弱磁场才可以引发一种单调不稳定性.磁场对粘性吸积盘表现为非稳定性因素,增长率随磁场的增强而增大,且最大增长率大于理想情况下的值.垂向磁场足够强时,单调不稳定性不会出现.     

含三维磁场等温薄吸积盘的振荡不稳定性

本从磁流体动力学方程组出发,用微扰法得出含三维磁场等温薄吸积盘的径向,轴向及环向不稳定性的色散方程,并详细讨论了磁场各分量对吸积盘不稳定性的影响。结果表明,磁场的径向和环向分量对磁场声模和非轴对称模的不稳定性的增加起着主要的作用,且径向振荡大于轴向振荡,这一模型有利于解释ＦＵＯｒｉｏｎｉｓ和ＴＴａｕｒｉＳｔａｒｓ的周期光变现象。     

束－等离子体不稳定性直接放大电磁波及其对太阳Ⅲ型爆的解释

弱磁化相对论电子束注入等离子体时，由非共振波粒相互作用激发的束－等离子体不稳定性可以直接放大电磁波，计算结果表明：在偏离共振条件的区域，电磁波仍可在较宽的频率范围被放大，并在每个共振峰下形成平台结构。随着谐波数的增高，增长率峰值逐渐变小，峰宽也变窄。本文还分析了电磁波的增长率随背景参数ω＿（ｐｅ）／Ω＿ｅ及高能电子的入射方向和辐射方向的变化规律，在典型的日冕条件下，此类不稳定性所放大的电磁波的增长率大小、带宽、方向性、偏振及谐波等性质，可以用来解释太阳Ⅲ型射电爆发现象，本文的研究亦可用来解释其他天体等离子体辐射。     

束—等离子体不稳定性直接放大电磁波及其对太阳III型爆的解释

弱磁化相对论电子束注入等离子体时，由非共振波粒相互作用激发的束－等离子体不稳定性可以直接放大电磁波。计算结果表明：在偏离共振条件的区域，电磁波仍可在较宽的频率范围被放大，并在每个共振峰下形成平台结构。随着谐波数的增高，增长率峰值逐渐变小，峰宽也变窄。本还分析了电磁波的增长率随背景参数ｗｐｅ／Ｑｅ及高能电子的入射方向和辐射方向的变化规律。在典型的日冕条件下，此类不稳定性所放大的电磁波的增长率大小、     

Lower Hybrid Wave Electron Heating in the Fast Solar Wind

We discuss electron–ion equilibration by lower hybrid waves in the fast solar wind, and its observed effects upon element charge state distributions.     

Wide Field Imaging of Ion Tail of Comet C/Hale–Bopp

A sequential imaging observation of the ion tail of Comet C/Hale-Bopp 1995O1 was carried out in February–March 1997 with a wide-field CCD imaging camera using narrow band filters for two ion species; CO⁺ and H₂O⁺ along with those for blue and red continuum. From the surface photometry of the ion tail of two species, we derived a relationship between plasma density and distance from the nucleus. The local velocity of the ion flow as a function of the distance from the nucleus was also estimated on the basis of some assumptions. We report preliminary results of our analysis, and discuss some characteristics of cometary plasma and its interaction with interplanetary magnetic field (IMF). May the source be with you! This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

太阳风扰动传输模式研究进展

随着观测手段、理论模型和数值方法的发展,人们对各种太阳风扰动如日冕物质抛射,以及相关的空间天气效应的认识和理解越来越深入。为获取行星际背景磁场、背景太阳风参数和日冕物质抛射、激波等太阳风扰动的传播参数,人们建立发展了各种模式;在这些获取的参数基础上,建立了各种太阳风扰动的传播模式,从而为空间天气预报提供了必要的经验和理论模型支持。根据这些模式所研究和描述物理量的不同,将这些参数获取模式和传播预报模式分为背景磁场获取模式、背景太阳风参数获取模式、日冕物质抛射传播参数获取模式、日冕物质抛射偏转模式、日冕物质抛射(激波)传播模式以及基于三维磁流体力学的数值模拟方法,并分别概述性地总结了各种模式的特点及其用途。     

太阳物理中磁螺度研究进展

简要回顾了螺度引入太阳磁场研究中的历史过程，从物理角度讨论了相对磁螺度这个新的可观测量，并指出其在理论和观测中存在的问题；着重介绍了磁螺度在太阳大气中的分配问题；探讨了磁螺度和电流螺度的差别与联系、螺度半球手征性；列举介绍了磁螺度和其他太阳活动的联系，尤其是太阳爆发事件中的磁螺度问题；指出磁螺度理论中几个还没有解决的问题及今后可能取得进展的方向。     

Proton and He^2＋ Temperature Anisotropies in the Solar Wind Driven by Ion Cyclotron Waves

We carried out one-dimensional hybrid simulations of resonant scattering of protons and He^2 ions by ion cyclotron waves in an initially homogeneous, collisionless and magnetized plasma. The initial ion cyclotron waves have a power spectrum and propagate both outward and inward. Due to the resonant interaction with the protons and He^2 ions, the wave power will be depleted in the resonance region. Both the protons and He^2 ions can be resonantly heated in the direction perpendicular to the ambient magnetic field and leading to anisotropic velocity distributions, with the anisotropy higher for the He^2 ions than for the protons. At the same time, the anisotropies of the protons and He^2 ions are inversely correlated with the plasma β‖p=8πnpkBT‖p/B0^2, consistent with the prediction of the quasilinear theory (QLT).     

SWAN: A study of Solar Wind Anisotropies on SOHO with Lyman alpha sky mapping

On board the SOHO spacecraft poised at L1 Lagrange point, the SWAN instrument is mainly devoted to the measurement of large scale structures of the solar wind, and in particular the distribution with heliographic latitude of the solar wind mass flux. This is obtained from an intensity map of the sky Lyman emission, which reflects the shape of the ionization cavity carved in the flow of interstellar H atoms by the solar wind. The methodology, inversion procedure and related complications are described. The subject of latitude variation of the solar wind is shortly reviewed: earlier Lyman results from Prognoz in 1976 are confirmed by Ulysses. The importance of the actual value of the solar wind mass flux for the equation of dynamics in a polar coronal hole is stressed. The instrument is composed of one electronic unit commanding two identical Sensor Units, each of them allowing to map a full hemisphere with a resolution of 1°, thanks to a two-mirrors periscope system. The design is described in some details, and the rationale for choice between several variants are discussed. A hydrogen absorption cell is used to measure the shape of the interplanetary Lyman line and other Lyman emissions. Other types of observations are also discussed : the geocorona, comets (old and new), the solar corona, and a possible signature of the heliopause. The connexion with some other SOHO instruments, in particular LASCO, UVCS, SUMER, is briefly discussed.     

太阳剩余磁场研究进展

太阳剩余磁场是指形成于太阳主序星阶段之前，深藏在太阳辐射核内部的原始磁场。由于太阳内部高电导率和准静态等因素，其剩余磁场耗散相当缓慢，而得以保留至今。太阳剩余磁场的存在不仅能够解释太阳活动的很多不对称性现象，如南北不对称性、活动经度与活动穴、低纬度冕洞和Maunder极小期等，还能通过改变自激发发电机模型的边值条件而影响整个太阳表面磁场的分布与演化。从观测结果和理论模型两方面评述了太阳剩余磁场的研究成果及最新进展，并简单讨论了进一步努力的方向。