目的。利用现有的最佳等离子体诊断技术研究第 24 个太阳周期内平静太阳区域的纳米耀斑,以推导出它们在不同太阳活动水平下的能量分布和对日冕加热的贡献。方法。使用了太阳动力学观测站 (SDO) 上的大气成像组件 (AIA) 的极紫外滤光片。我们分析了 2011 年至 2018 年之间的 30 个 AIA / SDO 图像系列,每个图像系列以 12 秒的节奏覆盖了 400 ″ × 400 ″ 的平静太阳视野,持续超过两小时。使用差异发射测量 (DEM) 分析来推导每个像素的发射测量 (EM) 和温度演变。我们使用基于阈值的算法将纳米耀斑检测为 EM 增强,并从 DEM 观测中推导出它们的热能。结果。纳米耀斑能量分布遵循幂律,其陡度略有变化(α=2.02-2.47),但与太阳活动水平无关。所有数据集的综合纳米耀斑分布涵盖了事件能量的五个数量级(1024-1029尔格),幂律指数α=2.28±0.03。导出的平均能量通量为(3.7±1.6)×104尔格cm-2s-1,比日冕加热要求小一个数量级。我们发现导出的能量通量与太阳活动之间没有相关性。对空间分布的分析揭示了高能量通量(高达3×105尔格cm-2s-1)簇,周围是活动性较低的延伸区域。与来自日震和磁成像仪的磁图的比较表明,高活动性星团优先位于磁网络中和增强磁通密度区域上方。结论。陡峭的幂律斜率(α> 2)表明耀斑能量分布中的总能量由最小事件(即纳米耀斑)主导。我们证明,在宁静太阳中,纳米耀斑分布及其对日冕加热的贡献不会随太阳周期而变化。
激光直接驱动 (LDD) 是惯性聚变能 (IFE) 设计最合适的方案之一,因为它可以比间接驱动 [1] 至少多两倍的激光能量耦合到内爆壳层。一旦通过宽带激光技术或激光波长失谐缓解横光束能量转移 (CBET),LDD 中激光与目标的耦合可以进一步增强约 2 倍。LDD 依赖于低 Z 烧蚀材料/等离子体(如聚苯乙烯、铍、碳等)对激光能量的吸收。日冕等离子体中吸收的激光能量主要通过电子热传导传输到烧蚀前沿。该过程的效率被称为内爆的“水效率”,即激光吸收和火箭效率的乘积。内爆舱的动能越大,点火裕度越大,IFE 目标的增益越高。三件事对于通过 LDD 方案实现 IFE 的成功至关重要:(1)。使大部分激光能量被日冕中的烧蚀等离子体吸收;(2)获得最佳的水效率,将尽可能多的激光能量与内爆胶囊的动能耦合,从而提供高烧蚀压力以加速壳体;(3)提高烧蚀速度以稳定瑞利-泰勒不稳定性增长,从而提高胶囊的完整性。有几种研究方向可以实现上述目标。宽带激光等先进激光技术可以解决吸收增加和印记减少等问题 [2]。一种补充途径是目标解决方案,即通过设计和制造先进的烧蚀材料来提供上述成功实现高增益 IFE 目标设计的关键因素。目标解决方案可以解决印记减少和 RT 等问题
有时,大型日珥会喷发,大量气体和磁场会被喷射到太空中。最大的一次喷发会喷射出数十亿吨粒子,相当于 10 万艘大型战舰。这种喷发被称为日冕物质抛射,简称 CME。气泡会在太空中膨胀,速度可达 800 万公里/小时。但它仍需要近 20 小时才能到达地球。通常太阳风需要三天时间才能完成这一旅程。
太阳喷发是日冕磁场能量的爆炸性释放,表现为太阳耀斑和日冕物质抛射。观测表明,喷发区的核心往往是剪切磁拱,即单一的双极结构,特别是在光球层,相应的磁极性沿强梯度极性反转线(PIL)拉长。什么机制会在单一双极场中触发喷发,以及为什么强PIL的场有利于产生喷发,目前仍不清楚。最近,我们利用高精度模拟,建立了太阳喷发的基本机制,即光球层准静态剪切运动驱动的双极场形成内部电流片,随后快速磁重联触发和驱动喷发。这里我们结合理论分析和数值模拟,研究了不同光球磁通分布即磁图下的基本机制的行为。研究表明,不同磁图的双极场在连续剪切下都表现出类似的演变——从磁能的缓慢储存到快速释放——这符合基本机制并证明了所提出机制的稳健性。此外我们发现具有较强PIL的磁图产生较大的喷发,关键原因是具有较强PIL的剪切双极场可以实现更多的非势能,并且它们的内部电流片可以在较低的高度形成较高的电流密度,从而可以更有效地重联。这也为在具有强PIL的活跃区域中观测到的喷发提供了可行的触发机制。
太阳活动导致行星际和地球空间的辐射和等离子体环境发生快速变化。这些变化发生在几分钟和几小时的时间尺度上,与太阳耀斑和日冕物质抛射 (CME) 有关,随着太阳上复杂的磁性特征(如活动区和冕洞)在太阳圆面上旋转,变化持续时间从几天到几天不等。这些现象导致高能(极紫外 [EUV],尤其是 X 射线和伽马射线)光子和高能(通常是相对论性粒子)(电子、质子、阿尔法粒子和更重的离子)在行星际空间中流动的通量增加几个数量级。这些增强的光子和粒子通量对太空中的人类和电子设备构成直接风险。行星际磁场中辐射的增加和相关的传播扰动(例如来自 CME 或所谓的“同向旋转”
当飓风等灾难来袭时,通信至关重要。2017 年 9 月 6 日,当波多黎各准备迎接飓风伊尔玛的冲击时,太阳活动引发了一次重大日冕物质抛射——这是近十年来卫星探测到的最大太阳耀斑。随后的无线电中断中断了高频地面通信和航空系统,而此时紧急需求至关重要。此次中断导致当天上午大部分时间和下午早些时候几乎完全中断通信。法国民航局官员报告称,在停电期间,他们与该地区的一架飞机失去联系长达 90 分钟。在这种情况下,SWO 和 SWPC 的数据和警报为应急响应小组提供了有关潜在空间天气影响的信息。这使团队有时间保护他们的通信设备,切换到备用通信频道以保持联系,并向公众发送紧急广播以拯救生命和保护财产。
缩写 定义 3D 三维 ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 AC 交流电 ALARA 尽可能低的合理值 AMF 增材制造设施 ARS 急性辐射综合症 BER 碱基切除修复 CME 日冕物质抛射 CNT 碳纳米管 CRS 慢性辐射综合症 DAP 剂量面积乘积 DAPI 4',6-二氨基-2-苯基吲哚 DC 直流电 DEP 介电泳 DMEM 杜氏改良鹰培养基 DNA 脱氧核糖核酸 DSB 双链断裂 EDTA 胰蛋白酶-乙二胺四乙酸 EMU 舱外机动装置 ESA 欧洲航天局 ESD 静电放电 EVA 舱外活动 GCR 银河宇宙辐射 Gy 格雷 HDBPE 高密度硼化聚乙烯 HDPE 高密度聚乙烯 HZE 高电荷 Z 和高能 ICRP 国际委员会放射防护 ICRU 国际辐射单位与测量委员会
过去 20 多年,得益于大量的太空任务和建模进步,我们对空间天气的主要太阳驱动因素(即日冕物质抛射、耀斑)的科学理解有了很大的提高。然而,在评估特定 CME 和相关现象的地理有效性方面,我们仍然没有取得重大突破,这阻碍了可操作的空间天气中期(长达 7 天)预报。为什么会这样?我采用双管齐下的方法来寻找答案。首先,我通过确定我们对太阳活动的看法中的经验教训和范式转变来评估过去 20 多年来对太阳驱动因素的研究,这些经验教训和范式转变始终与空间天气问题有关。然后,我回顾了预测中使用的关键观测量的状态,以找出限制中期预测性能的瓶颈和研究差距。最后,我概述了一条前进的道路,沿着三个方向——突破能力、地理有效性潜力和可操作预报——前进的道路,这些方向最有可能改善空间天气预报的范围和稳健性。
Göker,Ü.D.、Singh, J.、Nutku, F. 和 Priyal, M.,“21-23 个太阳活动周期中太阳表面指数的统计分析”,塞尔维亚天文学杂志(已接受出版;2017 年 8 月 30 日)。 Göker, Ü.D.、Gigolashvili, M. Sh.和 Kapanadze, N.,“21-23 个太阳活动周期中某些色球发射线的太阳光谱辐照度变化”,塞尔维亚天文学杂志,194,71(2017 年)。 Vu četić, M.M.、Dobardžić, A.、Pavlović, M.、Pannuti、T.G.、Petrov、N.、Göker、Ü. D.、Ercan、E.N.,“使用窄带 [SII] 和 H 滤波器对附近星系 IC342 进行光学观测。II- 探测到 16 个光学识别的超新星遗迹候选体”,塞尔维亚天文学杂志,191,67(2015 年)。 Göker,Ü.D.,“基于 0.01 < z ≤ 1.55 处 Ia 型超新星发现和暗能量演化的宇宙学模型”,科学研究与研究杂志,1(6),95(2014 年)。 Pavlović, M.、Urošević, D.、Vuković, B.、Arbutina, B. 和 Göker, Ü. D. ,“银河系超新星遗迹的射电表面亮度与直径关系:样本选择和具有各种拟合偏移的稳健分析”,天体物理学杂志增刊系列,204,4(2013 年)。 Göker, Ü. D. , “太阳日冕磁环电流片中冲击波的磁流体动力学研究”,新天文学,17,130(2012 年)。 Göker, Ü. D. , “日冕中热传导和粘度的重要性以及电流片中单流体和双流体结构的磁流体动力学方程的比较”,太阳和地圈,3 (1),52(2008 年)。 Göker, Ü. D. 和 Taş, G., “食双星:DE Canis Venatici (RX J1326.9+4532) 的光度分析”,IAU Colloq. 会议记录240 关于双星当代天体物理学中的关键工具和测试,240,128(2006 年),捷克共和国布拉格。 Taş, G., Sipahi, E., Dal, H. A., Göker, Ü. D. , Tığrak, E., Yiğen, S., Özdağcan, O., Topçu, A. T., Güngör, C., Çelik, S. 和 Evren, S.,“某些食双星的最小时间”,IAU Inform。Bull.Var.Stars , 5548 , 1 (2004)。引用:我的论文被引用了 37 次(来源是“哈佛大学天体物理数据系统-ADS”)P同行评审会议论文集