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Ensemble Numerical Simulations of Realistic SEP Events and the Inspiration for Space Weather Awareness
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作者 Chenxi Du Xianzhi Ao +5 位作者 Bingxian Luo Jingjing Wang Chong Chen Xin Xiong Xin Wang Gang Li 《Research in Astronomy and Astrophysics》 SCIE CAS CSCD 2022年第2期29-44,共16页
The solar energetic particle(SEP)event is a kind of hazardous space weather phenomena,so its quantitative forecast is of great importance from the aspect of space environmental situation awareness.We present here a se... The solar energetic particle(SEP)event is a kind of hazardous space weather phenomena,so its quantitative forecast is of great importance from the aspect of space environmental situation awareness.We present here a set of SEP forecast tools,which consists of three components:(1)a simple polytropic solar wind model to estimate the background solar wind conditions at the inner boundary of 0.1 AU(about 20 R⊙);(2)an ice-cream-cone model to estimate the erupted coronal mass ejection(CME)parameters;and(3)the improved Particle Acceleration and Transport in the Heliosphere(i PATH)model to calculate particle fluxes and energy spectra.By utilizing the above models,we have simulated six realistic SEP events from 2010 August 14 to 2014 September 10,and compared the simulated results to the Geostationary Operational Environmental Satellites(GOES)spacecraft observations.The results show that the simulated fluxes of>10 Me V particles agree with the observations while the simulated fluxes of>100 Me V particles are higher than the observed data.One of the possible reasons is that we have adopted a simple method in the model to calculate the injection rate of energetic particles.Furthermore,we have conducted the ensemble numerical simulations over these events and investigated the effects of different background solar wind conditions at the inner boundary on SEP events.The results imply that the initial CME density plays an important role in determining the power spectrum,while the effect of varying background solar wind temperature is not significant.Naturally,we have examined the influence of CME initial density on the numerical prediction results for virtual SEP cases with different CME ejection speeds.The result shows that the effect of initial CME density variation is inversely associated with CME speed. 展开更多
关键词 sun:coronal mass ejections(CMEs) sun:particle emission acceleration of particles shock waves methods:numerical
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The inversion of the real kinematic properties of coronal mass ejections by forward modeling 被引量:3
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作者 You Wu 1 and Peng-Fei Chen 1,2 1 Department of Astronomy,Nanjing University,Nanjing 210093,China 2 Key Lab of Modern Astron.and Astrophys.,Ministry of Education,Nanjing 210093,China 《Research in Astronomy and Astrophysics》 SCIE CAS CSCD 2011年第2期237-244,共8页
Kinematic properties of coronal mass ejections (CMEs) suffer from projection effects,and it is expected that the real velocity should be larger and the real angular width should be smaller than the apparent values.S... Kinematic properties of coronal mass ejections (CMEs) suffer from projection effects,and it is expected that the real velocity should be larger and the real angular width should be smaller than the apparent values.Several attempts have been taken to correct the projection effects,which however led to an inflated average velocity probably due to the biased choice of CME events.In order to estimate the overall influence of the projection effects on the kinematic properties of the CMEs,we perform a forward modeling of real distributions of CME properties,such as the velocity,the angular width,and the latitude,by requiring their projected distributions to best match observations.Such a matching is conducted by Monte Carlo simulations.According to the derived real distributions,we found that (1) the average real velocity of all non-full-halo CMEs is about 514 km s-1,and the average real angular width is about 33°,in contrast to the corresponding apparent values of 418 km s-1 and 42.7° in observations;(2) For the CMEs with the angular width in the range of 20°-120°,the average real velocity is 510 km s-1 and the average real angular width is 43.4°,in contrast to the corresponding apparent values of 392 km s-1 and 52° in observations. 展开更多
关键词 sun coronal mass ejections (CMEs) -- methods: statistical -- methods:numerical
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CME和冕流结构相互作用机制的数值模拟研究 被引量:1
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作者 黄福成 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期13-18,共6页
198 0年 4月 14日SMM卫星曾经观测到了爆发在两冕流结构之间开放磁场中的CME独特的传播特征以及冕流结构的畸变和偏转 .本文采用了 2 5维MHD方程 ,用数值模拟方法研究了CME和冕流结构之间复杂的相互作用过程 .模拟结果不但展现了SMM卫... 198 0年 4月 14日SMM卫星曾经观测到了爆发在两冕流结构之间开放磁场中的CME独特的传播特征以及冕流结构的畸变和偏转 .本文采用了 2 5维MHD方程 ,用数值模拟方法研究了CME和冕流结构之间复杂的相互作用过程 .模拟结果不但展现了SMM卫星所观测到的CME的独特的传播特征和冕流结构的畸变和偏转 ,而且还发现了在冕流结构和CME的相互作用中 ,冕流结构内部轴向磁场分量的反转效应 .模拟结果对磁云和磁暴活动的研究也具有一定的意义 . 展开更多
关键词 日冕物质抛射 冕流结构 相互作用 数值模拟
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一类偶发物质抛射事件的观测和数值模拟物理解释
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作者 张延安 宋慕陶 +1 位作者 季海生 黄光力 《天文学报》 CSCD 北大核心 2003年第2期126-138,共13页
研究了2000年紫金山天文台赣榆观测站观测到的在太阳上7个中小抛射事件,认为它们的特点是不伴随发亮现象,长1—2.5万公里,宽3—5千公里,寿命3—7分钟,产生在弱磁场处远离大黑子的地方。用一维沿磁弧流动的流体力学方程的数值模拟来解释... 研究了2000年紫金山天文台赣榆观测站观测到的在太阳上7个中小抛射事件,认为它们的特点是不伴随发亮现象,长1—2.5万公里,宽3—5千公里,寿命3—7分钟,产生在弱磁场处远离大黑子的地方。用一维沿磁弧流动的流体力学方程的数值模拟来解释这种抛射,结果显示,与Suematsu等和Shibata等模拟计状物和日浪不同,不是激波或反弹激波将光球色球密度量级的物质推向日冕,而是重联后的连续物质流动形成这类抛射的,大约5分钟的演化,即可达到流体力学稳定解。 展开更多
关键词 偶发物质抛射 数值模拟 物理解释 太阳观测
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1998年11月4日至5日日冕物质抛射日地传输时间的数值模拟 被引量:7
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作者 熊明 郑惠南 +3 位作者 汪毓明 傅向荣 王水 窦贤康 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期731-738,共8页
在一维球坐标系下模拟了1998年11月4日至5日3个连续日冕物质抛射(CME)在行星际空间的传播和相互作用并最终形成“复杂抛射”的日地传输过程.首先在磁流体力学(MHD)数值模拟中应用Harten总变差减小(TVD)格式,通过调节计算模型中的引力无... 在一维球坐标系下模拟了1998年11月4日至5日3个连续日冕物质抛射(CME)在行星际空间的传播和相互作用并最终形成“复杂抛射”的日地传输过程.首先在磁流体力学(MHD)数值模拟中应用Harten总变差减小(TVD)格式,通过调节计算模型中的引力无量纲参数α、等离子体参数β和气体多方指数γ,构造出数值计算所需的初态背景,使之在拉格朗日点处L1的太阳风速度vr、质子数密度Np及质子热压力与磁压力的比值βp与ACE卫星的观测数据一致.接着仅采用速度脉冲的扰动形式,其输入的幅度和持续时间由Lasco/C2、GOES、LEAR的观测数据并结合Michalek等提出的CME“锥模型”来确定.数值计算结果得到的两个激波到达时间和ACE卫星观测值的时间误差分别是3h和4h.这表明该模型能估算续发CME在行星际空间演化后驱动激波的到达时间和大致强度,在空间天气的激波到达时间的预报方面有潜在的应用价值. 展开更多
关键词 日冕物质抛射 磁流体力学 数值计算 空间天气
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日冕物质抛射的数值研究——初态日冕和驱动机制的影响 被引量:2
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作者 郭伟平 王敬芳 王力隆 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1993年第3期271-276,共6页
初态日冕和驱动机制在日冕物质抛射的形成和演化过程中所起的作用是一个引起争论的问题.本文从MHD方程组出发,在不同的初态日冕中,数值模拟了日冕底部新磁通量喷发和热压力扰动两种驱动机制的日冕响应.结果表明,初态日冕和驱动机制对日... 初态日冕和驱动机制在日冕物质抛射的形成和演化过程中所起的作用是一个引起争论的问题.本文从MHD方程组出发,在不同的初态日冕中,数值模拟了日冕底部新磁通量喷发和热压力扰动两种驱动机制的日冕响应.结果表明,初态日冕和驱动机制对日冕物质抛射的形成及演化都有重要影响. 展开更多
关键词 日冕 物质抛射 数值模拟
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基于太阳爆发灾变模型的数值实验 被引量:3
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作者 谢小妍 ZIEGLER Udo +2 位作者 梅志星 吴宁 林隽 《天文学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期37-56,共20页
在Isenberg等人发展的灾变模型基础上根据接近真实的日冕环境,通过数值实验,对磁通量绳的平衡高度对光球磁场变化的响应开展了研究.利用NIRVANA程序进行了计算.日冕的等离子密度分布采用了一个半经验的模型,模拟中包含了物理耗散.考察了... 在Isenberg等人发展的灾变模型基础上根据接近真实的日冕环境,通过数值实验,对磁通量绳的平衡高度对光球磁场变化的响应开展了研究.利用NIRVANA程序进行了计算.日冕的等离子密度分布采用了一个半经验的模型,模拟中包含了物理耗散.考察了:磁通量绳的平衡位置及其演化特征;参考半径的变化对磁通量绳平衡位置的影响;磁通量绳内部平衡的性质以及在磁通量绳失去平衡之后一段时间内的动力学与运动学特征.结果表明:数值实验中得到的磁通量绳的平衡态位置与Isenberg等人的理论结果有微小的偏离,但是演化特征基本一致,在临界点处系统迅速失去平衡,向爆发态演化;参考半径的变化对磁通量绳平衡位置的影响与灾变模型给出的结果基本一致;磁通量绳在随着宏观磁结构演化的同时,还通过自身的调节达到内部平衡,当磁通量绳的内部和外部平衡都实现之后,系统整体也就达到了平衡状态;在爆发态下,磁通量绳的运动特征与Lin-Forbes模型和观测给出的结果一致,并且在通量绳的前方有快模激波出现;由于数值实验中包括了耗散,爆发过程中的磁能向其他形式能量的转换非常明显. 展开更多
关键词 太阳 日冕物质抛射 太阳 磁场 磁流体动力学 方法 数值
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2009年2月13日EUV波现象数值研究
8
作者 章磊 郑惠南 廖炽坚 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期6-12,共7页
结合STEREO卫星的观测和三维磁流体力学数值模拟方法,采用WSO(Wilcox Solar Observatory)磁场数据和势场源表面模型建立日冕初始磁场,并在日面活动区加上时变的压强扰动,对2009年2月13日05:35 UT爆发的CME-EUV波(Coronal Mass Ejections... 结合STEREO卫星的观测和三维磁流体力学数值模拟方法,采用WSO(Wilcox Solar Observatory)磁场数据和势场源表面模型建立日冕初始磁场,并在日面活动区加上时变的压强扰动,对2009年2月13日05:35 UT爆发的CME-EUV波(Coronal Mass Ejections-Extreme Ultraviolet wave,日冕物质抛射-远紫外波)事件进行研究.从COR1/STEREO-A图像判断,此次CME前沿速度约340km.s^(-1),角宽度约60°;分析EUV1/STEREOB195 A的差分图像,可以看到,环形亮环波前从活动区向四周传播,亮环波前后面是日冕暗化区,取四个方向的波前位置进行线性拟合可知,该EUV波速度为247 km.s^(-1),数值模拟得到的EUV波速度为245 km·s^(-1),将计算结果采用IDL可视化后可以看到明显的亮环和暗区结构,数值模拟结果与卫星观测相一致,表明该EUV波现象是快磁声波. 展开更多
关键词 日冕物质抛射 EUV波 磁流体力学 数值模拟
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太阳与内日球立体探测卫星计划科学目标建议
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作者 熊明 冯学尚 +8 位作者 夏利东 黄正化 李波 高炎琛 刘维新 孙明哲 张红鑫 代树武 王颖 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期389-405,共17页
面向认知太阳风暴和保障航天安全的国家战略需求,中国近年来提出太阳与内日球立体探测卫星计划,拟适时部署环黄道面的拉格朗日点L3-L4-L5定点卫星星座和脱离黄道面的太阳极轨对偶卫星。通过该卫星计划的初步科学论证分析,建议将其科学... 面向认知太阳风暴和保障航天安全的国家战略需求,中国近年来提出太阳与内日球立体探测卫星计划,拟适时部署环黄道面的拉格朗日点L3-L4-L5定点卫星星座和脱离黄道面的太阳极轨对偶卫星。通过该卫星计划的初步科学论证分析,建议将其科学目标凝练为太阳磁场、太阳风暴、太阳风,将其应用目标定位于日地空间天气预报,建议配置成像类、粒子类、波场类的综合科学载荷。此外,利用日地空间的三维磁流体数值模拟和计算机图形学的艺术可视化,形象地表达环黄道面卫星“对日凝视”和太阳极轨卫星“鸟瞰全景”的探测概念。中国太阳与内日球立体探测卫星计划将揭示太阳磁场的起源规律及其爆发机理、日地耦合系统的空间天气变化机理,并能够为日地空间天气三维数值建模提供观测数据驱动的初边值条件,必将极大推动空间天气的立体监测、前沿研究、精准预报的一体化进程。 展开更多
关键词 日球层 太阳磁场 日冕物质抛射 太阳风 空间天气 深空探测 磁流体数值模拟
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Magnetic Energy of Force-Free Fields with Detached Field Lines 被引量:2
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作者 Guo-Qiang Li and You-Qiu HuSchool of Earth and Space Sciences, University of Science and Technology of China, Hefei 230026 《Chinese Journal of Astronomy and Astrophysics》 CSCD 北大核心 2003年第6期555-562,共8页
Using an axisymmetrical ideal MHD model in spherical coordinates, we present a numerical study of magnetic configurations characterized by a levitating flux rope embedded in a bipolar background field whose normal fie... Using an axisymmetrical ideal MHD model in spherical coordinates, we present a numerical study of magnetic configurations characterized by a levitating flux rope embedded in a bipolar background field whose normal field at the solar surface is the same or very close to that of a central dipole. The characteristic plasma β (the ratio between gas pressure and magnetic pressure) is taken to be so small (β = 10-4) that the magnetic field is close to being force-free. The system as a whole is then let evolve quasi-statically with a slow increase of either the annular magnetic flux or the axial magnetic flux of the rope, and the total magnetic energy of the system grows accordingly. It is found that there exists an energy threshold: the flux rope sticks to the solar surface in equilibrium if the magnetic energy of the system is below the threshold, whereas it loses equilibrium if the threshold is exceeded. The energy threshold is found to be larger than that of the corresponding fully-open magnetic field by a factor of nearly 1.08 irrespective as to whether the background field is completely closed or partly open, or whether the magnetic energy is enhanced by an increase of annular or axial flux of the rope. This gives an example showing that a force-free magnetic field may have an energy larger than the corresponding open field energy if part of the field lines is allowed to be detached from the solar surface. The implication of such a conclusion in coronal mass ejections is briefly discussed and some comments are made on the maximum energy of force-free magnetic fields. 展开更多
关键词 sun: magnetic fields - sun: coronal mass ejections (CMEs) -methods: numerical
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与日冕物质抛射相关的太阳高能粒子事件初始时间的数值模拟研究 被引量:1
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作者 秦刚 祁诗阳 《河南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第1期1-10,共10页
通过两种不同方法对太阳高能粒子(Solar Energetic Particles,SEP)通量初始时刻进行研究,一种是数值模拟方法,即数值模拟中取第一颗粒子出现的时刻来确定,另一种是观测背景方法,即通过太阳高能粒子通量随时间变化的背景值与上升值的拐... 通过两种不同方法对太阳高能粒子(Solar Energetic Particles,SEP)通量初始时刻进行研究,一种是数值模拟方法,即数值模拟中取第一颗粒子出现的时刻来确定,另一种是观测背景方法,即通过太阳高能粒子通量随时间变化的背景值与上升值的拐点时刻来确定.Kahler(2013)定义的SEP时间尺度TO(the onset time from CME launch to SEP onset,从CME爆发时刻到SEP初始时刻的时间段)、TR(the rise time from onset to half the peak intensity(0.5Ip),从SEP初始时刻的上升时间直到半峰值时刻)、TD(the duration of the SEP intensity above 0.5Ip,SEP强度高于半峰值的持续时间)都与SEP通量初始时刻相关.将CME驱动激波作为源,利用粒子输运方程,对SEP传播进行数值模拟.然后对描述SEP时间尺度的TR、TO的数值模拟值与观测进行对比,发现两者吻合很好,即TR随CME速度和宽度增加而增加.由于TO影响的因素较为复杂,并没有很好的规律性.另外,当源位置经度距离观测者较远的时候,影响时间尺度TR,TO的因素较多.因此,用不同方法确定的SEP通量初始时刻对TR,TO的影响不大;当源位置经度距离观测者较近的时候,观测背景方法下的数值模拟与观测更加符合. 展开更多
关键词 太阳高能粒子 日冕物质抛射 数值模拟 行星际输运
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统计观测模拟对比方法研究太阳高能粒子峰值强度与日冕物质抛射速度和源位置的相关性 被引量:1
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作者 祁诗阳 秦刚 《河南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第1期11-16,57,共7页
对于多个具有共同特性粒子事件,采用一种统计的数值模拟方法,即将观测事件根据几个指标进行分类排序,并通过寻找每一分组的中值作为特征值,然后将上百个事件转化为几个特征事件进行数值模拟,缩短了数值模拟时间,同时得以考察观测内在的... 对于多个具有共同特性粒子事件,采用一种统计的数值模拟方法,即将观测事件根据几个指标进行分类排序,并通过寻找每一分组的中值作为特征值,然后将上百个事件转化为几个特征事件进行数值模拟,缩短了数值模拟时间,同时得以考察观测内在的物理规律.并运用此方法对太阳高能粒子峰值强度分别与日冕物质抛射速度以及位置之间的相关性做了研究,最后得出与观测结果相一致的结论.该方法是数值模拟与观测分析研究的最佳结合,弥补了观测结果无法拆分开来考察单因素对事件影响的缺陷,同时也减少了对大量单个事件数值模拟的次数. 展开更多
关键词 太阳高能粒子 日冕物质抛射 数值模拟 多卫星观测
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Energy spectral property in an isolated CME-driven shock
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作者 Xin Wang Yi-Hua Yan +2 位作者 Ming-De Ding Na Wang Hao Shan 《Research in Astronomy and Astrophysics》 SCIE CAS CSCD 2016年第2期105-112,共8页
Observations from multiple spacecraft show that there are energy spectral "breaks" at 1-10 MeV in some large CME-driven shocks. However, numerical models can hardly simulate this property due to high computational e... Observations from multiple spacecraft show that there are energy spectral "breaks" at 1-10 MeV in some large CME-driven shocks. However, numerical models can hardly simulate this property due to high computational expense. The present paper focuses on analyzing these energy spectral "breaks" by Monte Carlo particle simulations of an isolated CME-driven shock. Taking the 2006 Dec 14 CME-driven shock as an example, we investigate the formation of this energy spectral property. For this purpose, we apply different values for the scattering time in our isolated shock model to obtain the highest energy "tails," which can potentially exceed the "break" energy range. However, we have not found the highest energy "tails" beyond the "break" energy range, but instead find that the highest energy "tails" reach saturation near the range of energy at 5 MeV. So, we believe that there exists an energy spectral "cut off" in an isolated shock. If there is no interaction with another shock, there would not be formation of the energy spectral "break" property. 展开更多
关键词 acceleration of particles -- shock waves -- sun coronal mass ejections (CMEs) -- solar wind-- methods numerical
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日冕物质抛射传播过程模拟研究 被引量:1
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作者 马孟暄 沈芳 刘佑生 《地球与行星物理论评》 2022年第4期397-415,共19页
日冕物质抛射(coronal mass ejection,CME)是一种由太阳的剧烈活动所引发的空间天气现象,如何针对特定的CME/太阳风暴事件了解其日冕/行星际传播及演化过程,预报是否以及何时到达地球轨道,预测近地空间太阳风状态相应的变化,是空间天气... 日冕物质抛射(coronal mass ejection,CME)是一种由太阳的剧烈活动所引发的空间天气现象,如何针对特定的CME/太阳风暴事件了解其日冕/行星际传播及演化过程,预报是否以及何时到达地球轨道,预测近地空间太阳风状态相应的变化,是空间天气科学界一直关注的重要课题之一.CME通常携带巨大的能量,当其到达地球附近空间时,会造成地球附近空间环境的剧烈扰动,从而引发一系列的灾害性空间天气现象,例如地磁暴.为了能够更好地运用太空资源和发展空间科学,避免遭受由CME引发的灾害性空间天气的损害,对CME的准确预报的能力就显得尤为重要.对CME传播过程进行数值模拟是研究CME演化过程和提高CME预报准确性的重要方法.本文主要介绍了利用数值模拟方法对CME传播过程的最新研究进展.首先总结了用于CME传播数值模拟的各种模型,包括背景太阳风模型、CME初始化模型、日冕磁场重建模型等,总结了各种模型在CME传播模拟过程中的应用及研究进展.然后介绍了关于CME偏转方面的模拟研究进展,包括CME在日冕和行星际空间中不同的偏转特征.接着介绍了CME间的相互作用及其模拟研究的最新动态.最后提出了CME传播过程模拟研究方向亟待解决的若干问题,并对其发展方向和前景进行展望. 展开更多
关键词 太阳 日冕物质抛射 数值模拟 空间天气
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Analysis of the CME-driven shock from the SEP event that occurred on 2006 December 14
15
作者 Xin Wang Yi-Hua Yan 《Research in Astronomy and Astrophysics》 SCIE CAS CSCD 2012年第11期1535-1548,共14页
In a solar flare or coronal mass ejection (CME), observations of the subse- quent interplanetary shock provide us with strong evidence of particle acceleration to energies of multiple MeV, even up to GeV. Diffusive ... In a solar flare or coronal mass ejection (CME), observations of the subse- quent interplanetary shock provide us with strong evidence of particle acceleration to energies of multiple MeV, even up to GeV. Diffusive shock acceleration is an efficient mechanism for particle acceleration. For investigating the shock structure, the energy injection and energy spectrum ofa CME-driven shock, we perform a dynamical Monte Carlo simulation of the CME-driven shock that occurred on 2006 December 14 using an anisotropic scattering law. The simulated results of the shock's fine structure, par- ticle injection, and energy spectrum are presented. We find that our simulation results give a good fit to the observations from multiple spacecraft. 展开更多
关键词 acceleration of particles -- shock waves -- sun coronal mass ejections(CMEs) -- solar wind -- methods: numerical
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质量引射对边界层稳定性的影响 被引量:4
16
作者 李瑾 苏伟 +1 位作者 黄章峰 刘文伶 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期280-293,共14页
采用直接数值模拟(DNS)方法和线性稳定性理论(LST)研究了质量引射对马赫数为6的钝板边界层中第二模态扰动演化的影响。研究了质量引射及扰动的不同因素对扰动演化的影响,包括引射速度幅值、引射宽度、位置、组合以及体积流量。研究结果... 采用直接数值模拟(DNS)方法和线性稳定性理论(LST)研究了质量引射对马赫数为6的钝板边界层中第二模态扰动演化的影响。研究了质量引射及扰动的不同因素对扰动演化的影响,包括引射速度幅值、引射宽度、位置、组合以及体积流量。研究结果表明:质量引射对二维和三维扰动波都起不稳定作用,当引射位置接近扰动波中性曲线的下支界时,不稳定作用最明显;体积流量是决定质量引射对边界层作用的重要因素;当体积流量较小时,质量引射组合放置能起到单个质量引射叠加的效果;LST预测得到的N值修正与直接数值模拟的结果相近,可以定量地反映质量引射对边界层流动稳定性的影响。 展开更多
关键词 质量引射 线性稳定性理论(LST) 高超声速 边界层 直接数值模拟(DNS)方法
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From fundamental theory to realistic modeling of the birth of solar eruptions
17
作者 Chaowei JIANG 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS 2024年第12期3765-3788,共24页
Solar eruptions,primarily manifested as solar flares,filament eruptions and coronal mass ejections,represent explosive releases of magnetic energy stored in the solar corona,with the potential to drive severe space we... Solar eruptions,primarily manifested as solar flares,filament eruptions and coronal mass ejections,represent explosive releases of magnetic energy stored in the solar corona,with the potential to drive severe space weather.The initiation of solar eruptions remains an open question,leading to various theoretical models that are inferred from observations.However,these models are subjects of debate due to the absence of direct measurements of the three-dimensional(3D)magnetic fields in the corona.Numerical simulations,based on solving magnetohydrodynamics(MHD)equations that govern the macroscopic dynamics of solar corona,serve as a touchstone for testing these theoretical models.One early proposed model suggested that eruptions could be triggered by reconnection within a single sheared magnetic arcade,which is known as the tether-cutting reconnection model,but it was never confirmed through 3D MHD simulations until very recently.Consequently,two models have gained more popularity:one involving the eruption of a twisted magnetic flux rope(MFR)due to ideal instability(or loss of equilibrium),and the other known as the breakout eruption,which requires a quadrupolar configuration with a delicately located magnetic null point.Other mixed mechanisms,involving both ideal instability and reconnection,are also proposed in association with localized magnetic flux emergence.Now with the validation of the tether-cutting model,the fundamental mechanisms are boiled down to two types of models,one primarily based on the ideal instability of a pre-existing MFR,and the other based on the reconnection of sheared field lines with or without an MFR.Recently,the modelling of the birth of solar eruption using observed data-based MHD simulations has advanced rapidly,becoming a crucial research tool in the study of the initiation mechanisms.These realistic modellings reveal a higher level of complexity compared to all currently available theories and idealized models. 展开更多
关键词 Solar flares Coronal mass ejections Magnetohydrodynamics numerical simulations Magnetic fields
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