太阳磁场

摘要： "山水林田湖草沙"是一个生命共同体,这是我国从生态文明建设的宏观视角提出的重要理念。本期特约专稿之一由方精云院士团队撰稿,系统总结了我国"山水林田湖草沙"的本底情况、形成原因及各自的主要功能,对其治理、保护和利用进行讨论,并阐述了生命文明建设的生态学途径。太阳一直是天文学研究的主要对象之一,而太阳黑子中磁场的发现是人类通向宇宙磁场研究的窗口,也是现代太阳物理学的开端。特约专稿之二介绍了太阳磁场的发现和观测历史、主要的太阳磁场测量方法和当前面临的挑战。

摘要： 20世纪初太阳黑子中磁场的发现将对太阳的研究从唯象观测带入真正的物理研究。太阳磁场将太阳内部以及各层大气联系在一起,其演化驱动了太阳大气中的各种活动现象。太阳磁场的精确测量对于我们理解太阳物理学中大多数尚未解决的问题至关重要。文章主要回顾了太阳磁场的发现和观测历史,介绍太阳磁场常用的测量方法和当前面临的挑战。

摘要： 太阳活动区是太阳大气中产生各种活动现象的区域,精确地检测和识别太阳活动区对理解太阳磁场的形成机制具有极为重要的科学意义.根据太阳活动区结构较为复杂的特点,基于尺度不变特征变换(Scale-Invariant Feature Transform,SIFT)和密度峰值聚类(Clustering by Fast Search and Find of Density Peaks,DPC)算法的优越性,提出了一种太阳活动区的自动检测和识别方法.首先,对太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory,SDO)日震和磁场成像仪(Helioseismic and Magnetic Imager,HMI)的纵向磁图进行对比度增强;然后采用SIFT方法提取出全日面磁图中的特征点;最后利用DPC算法将特征点进行聚类,从而自动检测和识别出太阳活动区.研究结果表明,SIFT和DPC算法相结合的方法可以在不需要人工交互的情况下准确地自动检测出太阳活动区.

摘要： 作为中国首颗综合性太阳探测卫星的先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory,ASO-S)于北京时间2022年10月9日7时43分在酒泉卫星发射中心成功发射.扼要介绍ASO-S卫星提出的背景、卫星的研制历程、科学目标、载荷构成、任务总体以及卫星研制的组织架构,并对卫星的运行和科学产出略作展望.

摘要： 磁重联在宇宙的许多动力学现象中都是非常核心的过程.磁流体动力学(MHD)数值模拟是研究磁重联过程以及相应物理图像的一种很有效的手段.通过不同的参数组合,来研究MHD数值模拟中磁雷诺数和空间分辨率对磁重联率、数值耗散和能谱分布的影响.对得到的数据进行分析后,发现磁雷诺数对磁重联率和能谱分布有一定的影响.磁雷诺数越大,磁重联过程进入非线性阶段所需的特征时间越短,磁重联率就越早发生跃升.磁雷诺数Rm对耗散开始发挥作用的Kolmogorov微观尺度lko有明显影响:Rm越大,lko就越小.研究了磁重联过程中包括数值耗散在内的额外耗散对重联过程的影响.结果表明,撕裂模不稳定性开始之前的额外耗散以纯数值耗散为主,撕裂模不稳定性出现之后,额外耗散出现同步跃升,说明不稳定性导致的湍流明显增强了耗散的效果,相当于在局部湍流区引入了超电阻.能谱分析进一步表明,大尺度电流片的lko完全可能出现在宏观的MHD尺度上.

摘要： 在距离地球1.5亿公里的太空中,有一颗时时刻刻都在发光发热的巨大恒星.它散发着的耀眼光芒,穿透大气,为蔚蓝的地球带来了光明与热量,它便是太阳.太阳是与人类关系最密切的恒星,也是唯一一颗可以详细研究的恒星.研究太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射(一磁两暴)具有重要的科学和实际意义.

摘要： 随着"环日轨道器"(Solar Orbiter,SO)的在轨运行,太阳磁场观测进入了双视角遥测的时代.对利用太阳磁场的双视角观测改正矢量磁图中存在的横场(垂直于视线方向的磁场分量)180°不确定性进行了模拟,首先模拟了对解析解得到磁图的双视角观测,然后利用"日震学和磁学成像仪"(Helioseismic and Magnetic Imager,HMI)在不同时间观测到的一个老化黑子的磁图模拟了双视角观测.发现要改正一个磁图中横场方向的180°不确定性,在观测上只需要另外一个平行于视线方向的磁场即纵向磁场观测的协助.利用HMI的磁场观测模拟,估算显示30°的张角能够改正50 Gs磁场中的180°不确定性.更大的张角虽然更有利于更弱磁场的改正,但是考虑到投影效应的不利影响,30°左右的张角应该是未来空间设备进行多视角观测太阳磁场的最佳张角.

摘要： 磁场是太阳爆发活动的根本驱动力,高精度实时偏振测量是实现磁场测量的常用方法.常用的波片式测量方法需要进行多次测量,因存在机械旋转结构,易导致仪器抖动,降低测量精度;波片旋转或切入切出也会导致测量时间较长.目前,基于磷酸二氘钾(DKDP)晶体和波片的太阳大气偏振测量周期较长,实时性不高,无法应用于快速变化的太阳活动磁场探测.根据以上背景,提出了一种基于双DKDP晶体原理的太阳大气实时偏振探测技术,采用两片快轴方向不同的DKDP晶体,通过外加不同电压进行快速相位延迟变化,实现对入射太阳光的偏振调制,获取太阳大气偏振的斯托克斯(Stokes)矢量.相较于传统旋转波片与DKDP晶体相结合的方法,本文提出的方法可将单次偏振调制速率从数秒提高到毫秒级,极大地提高了太阳磁场测量的实时性.仿真分析结果表明,本文提出的方法测量精度达到2×10-3,单波长点测量时间分辨率提高了20倍以上,可以实现对太阳磁场偏振信息的实时精确测量.

摘要： 先进天基太阳天文台(ASO-S)是我国第一个获得批准立项的太阳空间探测卫星任务.本专辑共包含了14篇文章,着重介绍了卫星平台和有效载荷在研制过程中的一些重要的方面和具体的细节.本中文专辑的14篇文章和ASO-S卫星英文专辑的13篇文章,构成了ASO-S卫星从科学到仪器乃至分析方法较为完整的系统性介绍.

摘要： 太阳磁场的极性反转线(Polarity Inversion Line,PIL)是研究太阳活动、分析太阳磁场结构演变和预测太阳耀斑最重要的日面特征之一.磁场极性反转的位置是太阳耀斑和暗条可能出现的位置."先进天基太阳天文台(ASO-S)"是中国首颗空间太阳专用观测卫星,其搭载的"全日面矢量磁像仪(Full-Disk Vector Magnetograph,FMG)"主要任务是探测高空间、高时间分辨率的全日面矢量磁场.为了提高观测数据使用效率、快速监测太阳活动水平、提高太阳耀斑与日冕物质抛射的预报水平以及更好地服务于FMG数据处理与分析系统,采用了图像自动识别与处理技术,更加精确有效地检测极性反转线.从支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的模型出发,将极性反转线位置的探测问题转化为一个模式识别中的二分类问题,提出了一种基于支持向量机的极性反转线检测算法,自动探测与识别太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory,SDO)日震和磁成像仪(Helioseismic and Magnetic Imager,HMI)磁图的极性反转线位置.与现有算法的对比结果表明,此算法可以精确直观地检测太阳活动区的极性反转线.

摘要： 通量传输模型能够利用已有的光球层磁场观测数据估计磁场的变化趋势，在缺少观测数据或观测不良的条件下(如太阳背面和两极地区)，获得磁场的分布情况。利用通量传输模型产生的面向地球一面的径向磁场分布图，将磁场分为强磁场区与弱磁场区两部分，并对表面面积进行加权，计算出经验公式中预测1,3,5天F10.7的最佳拟合系数。为了提高预测精度，将11年的数据分成三部分。用WH与Y两个版本的通量传输模型的拟合结果预测10.7-cm射电流量，与观测值基本接近，可以用来预报未来几天的F10.7数值。通过对比两个通量传输模型拟合结果的相关系数、平均绝对值误差、均方根误差及频次分布表，发现Y模型的拟合效果比WH的略好一些。

摘要： 通量传输模型能够利用已有的光球层磁场观测数据估计磁场的变化趋势，在缺少观测数据或观测不良的条件下(如太阳背面和两极地区)，获得磁场的分布情况。利用通量传输模型产生的面向地球一面的径向磁场分布图，将磁场分为强磁场区与弱磁场区两部分，并对表面面积进行加权，计算出经验公式中预测1,3,5天F10.7的最佳拟合系数。为了提高预测精度，将11年的数据分成三部分。用WH与Y两个版本的通量传输模型的拟合结果预测10.7-cm射电流量，与观测值基本接近，可以用来预报未来几天的F10.7数值。通过对比两个通量传输模型拟合结果的相关系数、平均绝对值误差、均方根误差及频次分布表，发现Y模型的拟合效果比WH的略好一些。

摘要： 通量传输模型能够利用已有的光球层磁场观测数据估计磁场的变化趋势，在缺少观测数据或观测不良的条件下(如太阳背面和两极地区)，获得磁场的分布情况。利用通量传输模型产生的面向地球一面的径向磁场分布图，将磁场分为强磁场区与弱磁场区两部分，并对表面面积进行加权，计算出经验公式中预测1,3,5天F10.7的最佳拟合系数。为了提高预测精度，将11年的数据分成三部分。用WH与Y两个版本的通量传输模型的拟合结果预测10.7-cm射电流量，与观测值基本接近，可以用来预报未来几天的F10.7数值。通过对比两个通量传输模型拟合结果的相关系数、平均绝对值误差、均方根误差及频次分布表，发现Y模型的拟合效果比WH的略好一些。

摘要： 通量传输模型能够利用已有的光球层磁场观测数据估计磁场的变化趋势，在缺少观测数据或观测不良的条件下(如太阳背面和两极地区)，获得磁场的分布情况。利用通量传输模型产生的面向地球一面的径向磁场分布图，将磁场分为强磁场区与弱磁场区两部分，并对表面面积进行加权，计算出经验公式中预测1,3,5天F10.7的最佳拟合系数。为了提高预测精度，将11年的数据分成三部分。用WH与Y两个版本的通量传输模型的拟合结果预测10.7-cm射电流量，与观测值基本接近，可以用来预报未来几天的F10.7数值。通过对比两个通量传输模型拟合结果的相关系数、平均绝对值误差、均方根误差及频次分布表，发现Y模型的拟合效果比WH的略好一些。

摘要： 在非耀斑期，在太阳活动区，当太阳的磁场和太阳的重力场对荷电粒子的束缚时间足够长时，等离子体湍动可能对粒子进行随机湍动加束。该文将利用等离子体湍动理论，求出爆发日珥和日冕物质抛射（CME）的平均加速度。

摘要： 在非耀斑期，在太阳活动区，当太阳的磁场和太阳的重力场对荷电粒子的束缚时间足够长时，等离子体湍动可能对粒子进行随机湍动加束。该文将利用等离子体湍动理论，求出爆发日珥和日冕物质抛射（CME）的平均加速度。

摘要： 在非耀斑期，在太阳活动区，当太阳的磁场和太阳的重力场对荷电粒子的束缚时间足够长时，等离子体湍动可能对粒子进行随机湍动加束。该文将利用等离子体湍动理论，求出爆发日珥和日冕物质抛射（CME）的平均加速度。

摘要： 在非耀斑期，在太阳活动区，当太阳的磁场和太阳的重力场对荷电粒子的束缚时间足够长时，等离子体湍动可能对粒子进行随机湍动加束。该文将利用等离子体湍动理论，求出爆发日珥和日冕物质抛射（CME）的平均加速度。

摘要： 在非耀斑期，在太阳活动区，当太阳的磁场和太阳的重力场对荷电粒子的束缚时间足够长时，等离子体湍动可能对粒子进行随机湍动加束。该文将利用等离子体湍动理论，求出爆发日珥和日冕物质抛射（CME）的平均加速度。

摘要： 在非耀斑期，在太阳活动区，当太阳的磁场和太阳的重力场对荷电粒子的束缚时间足够长时，等离子体湍动可能对粒子进行随机湍动加束。该文将利用等离子体湍动理论，求出爆发日珥和日冕物质抛射（CME）的平均加速度。

摘要： 本发明公开了基于磁场检测的分离式太阳追踪系统旋转角测量装置，包括第一标记磁铁和用于检测第一标记磁铁磁力线方向的第一磁场角度传感器，第一标记磁铁和第一磁场角度传感器之间有间隙。本发明基于磁场检测的分离式太阳追踪系统旋转角测量装置，实现了廉价的单圈绝对值型角度测量要求；角度测量系统的测量装置与磁性测量基准物之间采用磁场耦合测量，没有长期使用中的磨损问题；磁场耦合测量无需连轴器等辅助装置，安装施工方便；两级单圈绝对值型角度测量装置可通过组合提高测量精度，满足高精度的光聚热跟踪系统测量要求。

摘要： 一种太阳能电池板自动跟踪太阳的装置，装置有太阳能电池板通过竖直旋转结构可竖直旋转的设置在U型支架的内侧，U型支架的底端可水平旋转的设置在水平旋转结构上，竖直旋转结构和水平旋转结构分别连接控制单元。方法，是通过分析传感器采集单元实时检测出地磁场信号，确定太阳相对于电池板载体的方位，修正电池板的水平方位转角；并且通过时钟芯片输出的当前时间信号，修正电池板的水平方位转角并调整其俯仰转角，以保持电池板正对太阳。本发明实现了使太阳能电池板始终正对太阳，大大提高了太阳能的利用率；既可用于固定的太阳能载体如太阳能路灯、太阳能屋顶发电系统等，又可用于移动的太阳能载体如太阳能汽车；极大地扩展了本装置的适用范围。

摘要： 本发明公开了一种太阳能和高频磁场配合使用的节能降碳采暖系统，包括罐体、水循环管路、高频磁场组件、热换组件和太阳光热转换组件；水循环管路包括热水循环管和回水循环管；高频磁场组件设置在蓄热罐中部的其中一侧，高频磁场组件包括高频磁场振荡器，高频磁场振荡器的中部穿插连接有高频磁场自循环管；热换组件设置在蓄热罐中部的另一侧；太阳光热转换组件设置在换热器的一侧。本发明的有益效果是：本发明采用太阳能和高频磁场配合组成一个采暖系统，在白天将太阳能转化为热能储存，在阴天、雨雪天、夜里，用高频磁场补给所需的热（温度），这样节省能源，使用时也无二氧化碳等废气的排放。

摘要： 本发明公开了一种用于太阳能储热的磁场和超声场耦合调控系统，主要包括集热器、储热箱、复合相变材料、热交换板、磁铁和超声波换能器。本方案利用磁性纳米颗粒的磁场可控性与非磁性纳米颗粒的高导热性组成复合相变材料。磁性纳米颗粒不断被吸附在熔化界面上以强化导热性，同时非磁性纳米颗粒提高了液相区的传热效率，从而促进了熔化进程。当相变材料完全熔化后，潜热值吸收最大，此时利用超声场恢复纳米颗粒的分散性来实现系统可循环利用。在白天吸收热量并储存热水，在晚间利用热水进行使用，同时储水箱内壁包含相变材料，其可保证水温的稳定性。本方案能够进一步提高太阳能热能储存效率，改善能量供应的稳定性，具有制造简单，成本低的优点。

摘要： 本发明公开了一种磁场调控太阳能集热装置，包括真空集热管，所述真空集热管侧面设有柱形电磁铁，所述真空集热管的圆截面连接有环形电磁铁，所述柱形电磁铁和环形电磁铁连接有电源并通过控制器控制工作，所述真空集热管内添加有复合磁性颗粒的集热工质。本发明能够通过磁性纳米流体有效提高光热吸收传热效率。同时利用外加磁场在外部的调控实现纳米颗粒跟随着不同的磁场沿不同方向发生不一样的聚集，可以实现点阵式吸收和沿着热通道快速传热。

摘要： 本发明公开一种太阳能脉冲电源驱动磁场耦合高压电场干燥装置，包括供电模块、微机控制模块、直流升压模块、脉冲发生模块、过流保护模块、针‑网电极干燥模块和磁场发生模块；供电模块连接微机控制模块，微机控制模块连接直流升压模块，直流升压模块连接脉冲发生模块，脉冲发生模块连接过流保护模块过流保护模块连接针‑网电极干燥模块，磁场发生模块连接针‑网电极干燥模块；本发明通过电场畸变对电晕放电过程中电子崩流柱的控制，增大了离子风风速，提高了能量转化效率；磁场辅助干燥，带电粒子的运动轨迹发生变化，自由电子的平均自由行程增大，离子风速急剧增大从而缩短干燥时间。

摘要： 本发明公开了一种磁场发电与太阳能发电一体式雨伞，包括支架、伸缩杆与太阳能伞布，所述支架的一侧外表面固定连接有连接杆，且连接杆的一侧外表面固定连接有托盘，所述托盘的上端外表面设置有手机架与充电插口，所述手机架靠近托盘的一侧外表面固定连接有挡板。本发明所述的一种磁场发电与太阳能发电一体式雨伞，设有手机架、充电插口和伸缩弹簧，能够方便人们安置自己的手机，并能在手机没电时及时的给手机充电，还可以利用伸缩弹簧来调节雨伞的高度，同时磁铁上下移动，通过线圈即产生电能，再经过整流，通过开关控制使白光二极管发光而实现自发电的功能，且利用太阳能储能，集合两种储能方式于一体，节能环保。

摘要： 本实用新型公开了一种磁场调控太阳能集热装置，包括真空集热管，所述真空集热管侧面设有柱形电磁铁，所述真空集热管的圆截面连接有环形电磁铁，所述柱形电磁铁和环形电磁铁连接有电源并通过控制器控制工作，所述真空集热管内添加有复合磁性颗粒的集热工质。本实用新型能够通过磁性纳米流体有效提高光热吸收传热效率。同时利用外加磁场在外部的调控实现纳米颗粒跟随着不同的磁场沿不同方向发生不一样的聚集，可以实现点阵式吸收和沿着热通道快速传热。

摘要： 本实用新型公开了一种磁场辅助纳米流体直接吸收式聚光型磁流体太阳能集热装置，包括太阳能定位追踪反射装置、太阳能吸收装置和换热蒸汽发生装置。通过纳米流体有效提高光热吸收传热效率,同时利用外加磁场在纳米流体中形成纳米磁流体山丘型结构补充吸收太阳能，利用太阳热能产生中、低温区蒸汽，使太阳能集热装置具有更大的吸收辐射的面积，且玻璃真空管壁温度低于载热流体，不易炸裂。本装置制造简单、成本较低，不存在选择性吸收涂层的锻膜工艺及长期使用下涂层氧化、脱落等问题，可适应家庭、工厂等不同的场景。

摘要： 本发明公开了一种基于太阳磁场强度的地质灾害预测方法及系统，该方法包括：实时测量太阳磁场强度；测量出地震带表面积，计算地震带板块体积和重力；根据所述太阳磁场强度和地核内带电铁离子流体体积计算铁离子流体闭环切割太阳磁场时的热量值；根据所述热量值、地震带板块体积和重力对地质灾害进行预测。本方法能够准确预报地震、模拟地震、预防地震灾难；找到了发生地震和火山喷发的真实原因；运用了先进的电磁学和量子学理论；板块运动理论研究模型比较完善；板块作用力的计算模型更完善。