4-2022研究生空间天气课件 _太阳高能粒子.pptxVIP

SolarEnergeticParticles(SEPs);HowdowedefineanSEPEvent?

SWPC:SEPeventdetectionsaredefinedas:

GOESProtonE10MeVchannel10pfu

GOESProtonE100MeVchannel1pfu;耀斑和CME都可将带电粒子加速到高能。

典型的耀斑加速质子的能量约为10MeV，高可以达到1GeV。电子能量较弱，通常为~100keV，但在极少数情况下可能达到100MeV。

粒子在各个方向加速，其中一些粒子在与太阳等离子体相互作用时会产生X射线和γ射线，一些粒子在强磁场结构中产生无线电波，还有一些粒子从太阳逃逸并在日球层中被观测到。;高能粒子在行星际空间中的传播也是确定是否会观测到SEPs的关键，例如是否到达地球附近并有可能产生空间天气效应。;SEP事件的观测的位置;ForEarth–BestConnectionisWesternLimb;三种能量分布的峰值都很好地落在经度W30?-W60?的范围.但它们都有很大的宽度，分布宽度随粒子能量的增加而减小：探测到的MeV能量的渐变SEP事件对相关耀斑的经度的依赖性很弱。;粒子强度随时间变化的剖面因SEP事件的位置而异，来自西侧事件的SEP呈现快速上升和一般较短的持续时间，而来自东侧事件的SEP具有更渐进的上升阶段;峰值强度强烈依赖于与源活动区的经度方向的分离，而且最大值出现在与该区域连接最佳的航天器位置;在SEP事件开始时，各向异性往往更大，之后会迅速变为各向同性。最近的探测表明，在许多情况下，在与耀斑区域连接最好的航天器上，粒子的各向异性很大，而在连接程度较低的航天器上，粒子的各向异性很小;观测到激波粒子注入最大化时，激波高度在大约40Rs内，而CME驱动的激波在1.5-5Rs的日心距离处形成，因此靠近太阳的观测对于大型SEP事件非常重要。日心距离的范围与IPII型爆发的频率范围相匹配。;GLE包含最高能量的SEP事件，其中离子被加速到相对论能量，导致地面太阳宇宙射线显着突然增加，如中子监测器(NM)。其能量范围从几十MeV到几GeV。从1942年到2018年，记录了72个GLE?。导致这些极端SEP事件的条件和过程尚未完全了解。;CME起源于（S2W102），前端位于黄道面;元素丰度和电荷态;极强的SEP事件;SEP事件与耀斑和CME的联系导致了两种加速机制的区别??

一种是与活动区的磁重联和湍流有关，以太阳耀斑为例，特别是脉冲耀斑相中的硬X射线、γ射线和微波特征。

另一种是大尺度激波下的粒子加速，以行星际激波为例.当这样的激波经过地球附近时，高能粒子事件就会加速。

但现实中，区分这两种过程可能很困难。;激波漂移加速;扩散激波加速;大多数SEP事件中加速的超热离子与在太阳风中背景中的测量不同。因此，SEP加速的大部分重离子不太可能来自太阳风，而是来自包含来自多个来源的的??超热离子，包括在耀斑中加速的3?He和富含Fe的物质以及在先前CME激波中加速的超热物质。;种子粒子群的来源

大型SEP事件在大小、持续时间、光谱形状和离子组成等方面都有很大的变化。这些可变因素决定了对空间系统造成的辐射危害的性质。因此发现种子粒子群对这一变异性有贡献，作为对未来SEP预测能力的有很大帮助。;相似的两个SEP事件之间的能量依赖存在差异。;相互作用粒子与SEPs的时序关系;Mewaldt等人(2012)发现，与所有其他日子相比，在大型SEP事件发生前一天，1AU的超高温Fe密度通常显著增加。这一特性可以在估计和预测大型SEP事件的概率和发生发挥作用。;较弱的CME驱动的激波优先加速留下的残余超热物质;总之，1995-2014时期对ACE、Wind和STEREO的观测表明，在1AU观测到大型渐进SEP事件时，受多个过程和影响的支配。这些包括：

（1）超高温种子种群的起源和变异性

(2)将来自不同来源和具有不同分布函数的种群注入激波加速机制的效率

(3)控制粒子加速效率的因素

（4)是否存在多个相互作用的CME

(5)激波附近和行星际介质中存在的波和湍流的类型、水平和特征

(6)通过湍流行星际介质的散射和传输的荷质比(Q/M)依赖性。

这些效应的相对作用仍然是热门科学辩论的主题，揭示它们的影响仍然是SEP研究的主要焦点。;SEP事件与太阳活动的关系;没有耀斑的SEP事件;SEP峰强度与太阳活动参数的统计关系;;预测观测到的喷发是否会在地球上产生SEP，在正向预