太陽周辺環境の解析と機械学習を用いた、太陽高エネルギー粒子現象の予報研究

利用太阳周围环境分析和机器学习对太阳高能粒子现象进行预测研究

• 批准号: 22KJ1808
• 负责人: 木原 孝輔
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1808/
• 关键词: 太陽高エネルギー粒子; コロナ質量放出; 衝撃波加速; 粒子加速; 宇宙天気; 太陽物理学

太陽高エネルギー粒子(SEP)は、太陽面で発生する爆発現象(太陽フレア)や、それに伴うプラズマの放出現象(コロナ質量放出; CME)によって、粒子が高エネルギーにまで加速・放出される現象である。このうち、CMEによって放出されるSEPは、CMEが形成する衝撃波の広がりによって、フレアに伴うイベントに比べて広範囲で観測されるほか、地球軌道付近で観測される粒子のエネルギーやフラックスも大きい傾向にある。一方で、SEPの詳細な発生メカニズムや伝播過程は未だ明らかになっていない。本研究では、CME由来のSEPが示すイベントごとの多様性、特に、太陽面付近でCMEが発生してから粒子が地球軌道付近に到達するまでの時間である、SEPの到達時間について、何が到達時間を変化させるのかを明らかにするため、観測データの詳細な解析を行なった。SEPの特徴はおおよそ、発生源になったCMEの発生位置(太陽面経度)や放出速度から決定されることが、これまでの研究から知られている。本本研究では、同様の経度・速度で発生したCMEを由来とするにも関わらず、粒子(陽子)の到達時間が異なるイベントそれぞれ一例ずつに着目した。両イベントの発生前後の粒子観測、太陽面観測、太陽電波観測を総合した結果、うち一例では到達時間が平均的な値から大きく遅れており、その遅れの原因は、粒子の伝搬過程ではなく、粒子の放出が遅れたことにある可能性が高いことが判明した。加えて、CMEが放出されたあとに緩やかな加速を示しており、CME駆動の衝撃波における加速効率(アルフベンマッハ数)が緩やかに成長した結果として、粒子の加速・放出が遅れた、というモデルで説明可能であることを示した。そのほか、CME同士の相互作用や、CMEの放出源となった活動領域の違いが、陽子の放出時間に影響を与えた可能性についても示唆を与えた。

太阳能高能颗粒（SEP）是颗粒加速并释放到高能的现象，该现象是由于爆炸（太阳耀斑）在太阳系表面和相关的等离子体发射（Corona质量发射； CME）上发生的现象。其中，由于CME形成的冲击波的扩散，CME发出的SEP比与耀斑相关的事件的范围更大，并且在地球轨道附近观察到的颗粒的能量和通量往往更高。另一方面，尚未阐明SEP的详细生成机制和传播过程。在这项研究中，我们对观察数据进行了详细的分析，以阐明CME SEP指示的每个事件的多样性，尤其是CME在太阳能表面附近发生的时间到粒子到达地球轨道的时间，以及它们到达地球轨道的时间。先前的研究表明，SEP的特征是由原始位置（太阳经度）和CME的释放速率大致确定的。在这项研究中，我们集中在每个事件上，尽​​管粒子（质子）的到达时间有所不同，尽管得出了CME在经度和速度相似的速度和速度上产生的事实。两次事件发生之前和之后的组合粒子观测结果，太阳表面观测和太阳无线电波观测结果表明，在一个例子中，到达时间与平均值显着延迟，并且延迟可能是由于延迟粒子发射而不是粒子传播的过程。此外，CME在释放后显示出缓慢的加速度，并且可以通过一个模型来解释CME驱动器的冲击波中的加速度效率（AlfvenMach数）缓慢，从而导致较慢的颗粒加速度和释放。此外，它还提出，CME之间的相互作用与CME的活性区域之间的差异影响了质子的释放时间。

项目成果

Solar Energetic Particle Events with Delayed Onsets

延迟发生的太阳能高能粒子事件

• 发表时间: 2022
• 作者: Kihara;K.;Asai;A.;Yashiro;S.;Nitta;N. V.
• 通讯作者: N. V.