CME驱动的运动激波对太阳高能粒子加速的研究
批准号:
42074205
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
左平兵
依托单位:
学科分类:
空间天气学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
左平兵
中文摘要
大型缓变型太阳高能粒子(SEPs)事件爆发可以产生数百 Mev/n甚至到10 GeV/n以上的高通量高能粒子,是极具灾害性的一类空间天气事件。本项目计划利用新发射的两颗内日球探测卫星(Parker Solar Probe,Solar Orbiter)在太阳附近的观测数据分析,以及基于各向异性激波加速模式的数值模拟,聚焦研究在近日冕加速区激波种子粒子注入和加速过程。分析不同类型缓变型SEP事件在日冕加速区的种子离子的来源与能谱直接观测特征;讨论影响种子粒子注入效率的主要因素;开展近日冕典型缓变型SEP事件数值模拟,定量研究伴随CME爆发的耀斑事件,以及同一活动区CME连续爆发等对太阳高能粒子加速的贡献与影响。本项目的研究将有助于我们更深层次理解粒子加速机制、湍动电磁场中波粒子相互作用等基础物理过程,并且为下一步开发SEP事件物理预报模式奠定理论基础。
英文摘要
Large gradual solar energetic particle (SEP) events associated with fast CME-driven shocks can produce particles with energy of many tens MeV/n and sometimes even up to 10 GeV/n, which could last for several days and are a great concern of near-Earth space weather environment. In this proposal, we will systematically investigate the injection and acceleration process of SEP seed particles accelerated by fast CME-driven shocks at the near-corona region, through data analysis of two newly-launched missions (Parker Solar Probe and Solar Orbiter) and numerical simulation based on the anisotropic shock acceleration model. The direct observational features of the source and energy spectrum of seed particles in different type SEP events, as well as the main factors that affect the shock injection efficiency, will be selectively analyzed. We will develop the numerical simulations on the SEP acceleration at the near-corona region for typical gradual SEP events to quantitatively study the contributions of CME-associated flares and successive CME eruptions in special active region to the SEP acceleration. With comprehensive studies of SEP pre-acceleration and injection, we hope to enhance our understanding to the fundamental physics of particle acceleration and wave-particle interaction in turbulent fields. This study is expected to lay a firm foundation for development of the physical SEP prediction model for space weather application in our near-future research.
太阳高能粒子(SEP)爆发是极具危害性的一类空间天气事件,高通量的高能粒子可以造成近地空间的灾害性扰动, 足以毁坏行星际空间不受地球磁场保护的卫星及星载设备,威胁宇航员乃至飞行员的生命安全,日益成为近地空间天气研究和预报的重点关切。本项目基于各向异性激波加速模式的数值模拟与内日球探测卫星观测数据分析相结合,研究内日球层CME驱动激波的物理特性、SEP在快速CME驱动激波在近日冕加速区内种子粒子注入和加速过程,为开发SEP物理预报模式奠定基础。.本项目在执行期间通过内日球层观测数据分析开展了内日球层CME驱动激波特征统计分析,揭示了内日球层中平面磁结构的形成与行星际日冕物质抛射驱动的激波之间的关系,并统计分析了不同日心距观测到的行星际日冕物质抛射驱动的行星际激波相似性和差异性,并基于此讨论行星际激波传播特性。利用开发的各向异性激波加速模式研究粒子加速物理过程。建立了不同种类的SEP事件包括典型缓变型SEP事件多卫星观测数据库。以太阳扰动数据驱动,三维磁流体激波传播模型作为输入的ICME驱动激波对SEP加速模式开展ICME驱动运动激波加速产生大型缓变型SEP事件的数值模拟研究。首次提出了一种SEP短临混合预报模型,利用地球同步轨道卫星提供的历史高能粒子观测数据,结合基于物理的高能粒子传播扩散理论,实现地球同步轨道SEP事件短临预报,提前给出高能粒子峰值通量、峰值时刻、持续时间及累计通量等关键预报参数。该模型可用于业务化SEP预报,相比国际上其他预报模型精度更高。
由CME驱动的激波加速产生的太阳高能粒子在近日冕源区的三维分布模式
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批准号:41374188
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2013
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负责人:左平兵
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依托单位:
国内基金
海外基金