太阳爆发活动复杂性及预报研究
发布时间：2021-11-14 16:04
太阳的剧烈爆发事件,如耀斑、日冕物质抛射（Coronal Mass Ejection,CME）等会伴随着高能粒子及大量磁化等离子体向行星际抛出并带来行星际空间的剧烈扰动。当太阳的抛射物到达地球后,会与地球的磁层、电离层等多个圈层相互作用而对地球的环境产生影响,产生地磁暴等灾害性空间天气事件。因此,研究耀斑和CME的爆发机制并由此出发,构建一个有效的空间天气预报平台就显得很有必要。本文经由对2011年8月4日的M9.3级耀斑和随后的高速CME爆发事件的爆发过程与机理分析入手,丰富了现有CME爆发机制和CME形态的认识;进一步通过三个不同的活动区研究分析了磁螺度和太阳黑子相对运动在耀斑爆发过程中的变化,从而加深了对耀斑爆发机制的理解并为预报耀斑爆发提供了一个新的思路;针对爆发现象的复杂性和预报的困难性,本文在梳理了现有机器学习在空间物理学中的应用后,将机器学习的方法应用于行星际日冕物质抛射对地效应的预报中,为Dst指数的预报提供了新的思路。2011年8月4日03:55UT,日面向地侧的活动区NOAAAR 11261爆发了GOES M9.3级耀斑,伴随着高速晕状CME的抛出。在耀斑爆发前,通...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)北京市
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１：太阳爆发活动对地球的影响７５意图，选取自Ｓｐａｃｅ?Ｗｅａｔｈｅｒ?ＥｆｆｅｃｔｓｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ⑶??，
环形不稳定性爆发模型由通量注入而引发。这个模型的基础是假设ＣＭＥ由??磁通量绳（Ｆｌｕｘ?Ｒｏｐｅ）结构组成。Ｃｈｅｎ给出了磁通量绳机构的ＣＭＥ模型的理论描??述［１７１。如图１．３所示，通量绳结构中存在轴向的环形电流／，，并被环形磁场％以??４??
??图１．２：?ＳＯＨＯ／Ｌａｓｃｏ在２０００年２月２７日观测到的一次典型的三分量ＣＭＥ爆发??用不同的拟合方式可以估算出ＣＭＥ的速度。现有速度的估计多是根据ＣＭＥ较快??的前沿背离日心运动的“距离－时间”曲线拟合而得，最常用的是线性拟合，得??到的是ＣＭＥ在日冕仪视场中的平均速度。针对ＣＭＥ在日冕仪视野中的加速与减??速运动，则通过使用二次拟合来获得加速度信息。线性拟合得到的ＣＭＥ的速度??从低至的约２０?ｋｍ／ｓ的低速至高达３０００?ｋｍ／ｓ的高速，覆盖了很广的范围。而平均??速度在３００?ｋｍ／ｓ至５００?ｋｍ／ｓ，与太阳风的平均速度相当。通过质量和速度可以综??合估算出ＣＭＥ的能量位于１０２８?－?１０３２ｅｒｇ的等级［１５１。随着观测手段的进步，特别??是ＳＯＨＯ卫星升空所带来的不间断对日观测，ＣＭＥ的爆发频率由ＳＯＨＯ发射前的太??阳活动极小期／极大期的平均０．２／３．５个每天上升到了平均０．５／６个每天１１６１。??１．１．３．２日冕物质抛射爆发机制??日冕物质抛射的爆发按照爆发过程是否需要磁重联的作用可以分为两大类。??在需要磁重联的爆发模型中，主要包含有Ｔｅｔｈｅｒ?Ｃｕｔｔｉｎｇ模型、Ｂｒｅａｋｏｕｔ模型和灾??变（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｅ）模型。无需磁重联的爆发模型主要包括由于通量注入所带来的环形??不稳定性所导致的爆发、由于磁扭缠运动而带来的扭缠不稳定性所导致的爆发以??及质量负载（Ｍａｓｓ?Ｌｏａｄｉｎｇ）模型。下面对这几种爆发模型进行逐一介绍
【参考文献】：
期刊论文
[1]Solar flare forecasting based on sequential sunspot data[J]. Rong Li,Jie Zhu. Research in Astronomy and Astrophysics. 2013(09)
[2]The kinematics of an untwisting solar jet in a polar coronal hole observed by SDO/AIA[J]. Hua-Dong Chen1,2,Jun Zhang2 and Su-Li Ma1,3 1College of Science,China University of Petroleum,Qingdao 266555,China;2Key Laboratory of Solar Activity,National Astronomical Observatories,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100012,China 3Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics,MA 02138,USA. Research in Astronomy and Astrophysics. 2012(05)
[3]Automated lfare forecasting using a statistical learning technique[J]. Frank Y.Shih. Research in Astronomy and Astrophysics. 2010(08)
[4]太阳物理中磁螺度研究进展[J]. 王晓帆,张洪起. 天文学进展. 2005(01)
本文编号：3494937
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)北京市
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１：太阳爆发活动对地球的影响７５意图，选取自Ｓｐａｃｅ?Ｗｅａｔｈｅｒ?ＥｆｆｅｃｔｓｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ⑶??，
环形不稳定性爆发模型由通量注入而引发。这个模型的基础是假设ＣＭＥ由??磁通量绳（Ｆｌｕｘ?Ｒｏｐｅ）结构组成。Ｃｈｅｎ给出了磁通量绳机构的ＣＭＥ模型的理论描??述［１７１。如图１．３所示，通量绳结构中存在轴向的环形电流／，，并被环形磁场％以??４??
??图１．２：?ＳＯＨＯ／Ｌａｓｃｏ在２０００年２月２７日观测到的一次典型的三分量ＣＭＥ爆发??用不同的拟合方式可以估算出ＣＭＥ的速度。现有速度的估计多是根据ＣＭＥ较快??的前沿背离日心运动的“距离－时间”曲线拟合而得，最常用的是线性拟合，得??到的是ＣＭＥ在日冕仪视场中的平均速度。针对ＣＭＥ在日冕仪视野中的加速与减??速运动，则通过使用二次拟合来获得加速度信息。线性拟合得到的ＣＭＥ的速度??从低至的约２０?ｋｍ／ｓ的低速至高达３０００?ｋｍ／ｓ的高速，覆盖了很广的范围。而平均??速度在３００?ｋｍ／ｓ至５００?ｋｍ／ｓ，与太阳风的平均速度相当。通过质量和速度可以综??合估算出ＣＭＥ的能量位于１０２８?－?１０３２ｅｒｇ的等级［１５１。随着观测手段的进步，特别??是ＳＯＨＯ卫星升空所带来的不间断对日观测，ＣＭＥ的爆发频率由ＳＯＨＯ发射前的太??阳活动极小期／极大期的平均０．２／３．５个每天上升到了平均０．５／６个每天１１６１。??１．１．３．２日冕物质抛射爆发机制??日冕物质抛射的爆发按照爆发过程是否需要磁重联的作用可以分为两大类。??在需要磁重联的爆发模型中，主要包含有Ｔｅｔｈｅｒ?Ｃｕｔｔｉｎｇ模型、Ｂｒｅａｋｏｕｔ模型和灾??变（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｅ）模型。无需磁重联的爆发模型主要包括由于通量注入所带来的环形??不稳定性所导致的爆发、由于磁扭缠运动而带来的扭缠不稳定性所导致的爆发以??及质量负载（Ｍａｓｓ?Ｌｏａｄｉｎｇ）模型。下面对这几种爆发模型进行逐一介绍
【参考文献】：
期刊论文
[1]Solar flare forecasting based on sequential sunspot data[J]. Rong Li,Jie Zhu. Research in Astronomy and Astrophysics. 2013(09)
[2]The kinematics of an untwisting solar jet in a polar coronal hole observed by SDO/AIA[J]. Hua-Dong Chen1,2,Jun Zhang2 and Su-Li Ma1,3 1College of Science,China University of Petroleum,Qingdao 266555,China;2Key Laboratory of Solar Activity,National Astronomical Observatories,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100012,China 3Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics,MA 02138,USA. Research in Astronomy and Astrophysics. 2012(05)
[3]Automated lfare forecasting using a statistical learning technique[J]. Frank Y.Shih. Research in Astronomy and Astrophysics. 2010(08)
[4]太阳物理中磁螺度研究进展[J]. 王晓帆,张洪起. 天文学进展. 2005(01)
本文编号：3494937
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