太阳风共转作用区对宇宙线的调制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41674146
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0411.空间物理学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Galactic cosmic rays (GCRs) are highly energetic charged particles that originate from regions outside the heliosphere (e.g., the galaxy). The heliosphere acts as an obstacle for GCRs and only the relatively high energy ions can reach the inner solar system. GCR propagation is strongly influenced by transient magnetic structures inside the heliosphere, including corotating interaction regions (CIRs) that are produced as a result of the interaction between fast and slow solar-wind streams. A typical CIR contains a stream interface that separates the two solar-wind streams, a leading forward wave propagating into the slower stream ahead, and a tailing reverse wave propagating back into the trailing high speed stream. These waves may steepen and evolve into shocks pairs by about 2 AU, and eventually interact with the neighboring CIRs forming corotating merged interaction regions (CMIRs). Observations also indicate the existence of CIMRs remnants in the heliosheath. Evidently, CIRs are quite ubiquitous in the heliosphere. ..There is now compelling observational evidence that the stream interfaces and the leading edges of CIRs are responsible for the depressions of GCRs intensity. We have the only numerical model currently in existence that simulates cosmic-ray transport through a complete self-consistently generated CIR structure. This project will build upon our earlier simulations to develop an understanding of the physics of GCR modulation by the CIRs and explain a number of challenging.observations. 1. Observations show that solar wind speed and the so-called VB factor (velocity times magnetic field) are strongly anti-correlated with the variations of GCR intensity. 2. Magnetic field does not appear to organize GCR structures, and in some cases multiple crossings of the heliospheric current sheet (HCS) are not accompanied by GCR depressions. 3. Cosmic-ray variation produced by CIR shock pairs and by merged CIRs at larger distances (beyond 1 AU) have not yet been investigated. The central goal of this proposal is to develop such an understanding through a series of numerical simulations including a physics-based turbulence transport model. We expect this work to make a decisive contribution to our knowledge of cosmic-ray modulation by the CIRs inside the heliosphere in general.
银河宇宙线(GCR)是源自日球层外(通常是银河系内)的一种高能粒子。日球层对其有屏障作用所以一般只有较高能量的粒子才能进入内日球层。GCR的传输受太阳风变化的影响,比如快慢太阳风作用形成的共转作用区(CIR)。一个典型的CIR有流界面(分隔快慢太阳风),前向波和一个后向波。这些波进一步发展能形成激波对,并最终与相邻的CIR相互作用,形成复杂结构共转合并作用区(CMIR),观测发现在日球层鞘区里也有这种结构,所以CIR及其衍生物在日球层广泛存在。已有观测证实流界面和前向波一般和GCR强度的下降关联。我们将利用一个自洽的CIR太阳风模型和宇宙线传输模型的集成模式,来研究这些问题:1. 观测显示太阳风速度和电场与GCR强度有很强的反相关性。2. 太阳风磁场并不总是能影响GCR变化,电流片的穿越与GCR的强度变化并没有太多关联。3. 在离日较远区CMIR对GCR的影响还没有有效地被评估。

结项摘要

GCR的传输受太阳风变化的影响,比如快慢太阳风作用形成的共转作用区(CIR)。一个典型的CIR有流界面(分隔快慢太阳风),前向波和一个后向波。这些波进一步发展能形成激波对,并最终与相邻的CIR相互作用,形成复杂结构共转合并作用区(CMIR),观测发现在日球层鞘区里也有这种结构,所以CIR及其衍生物在日球层广泛存在。已有观测证实流界面和前向波一般和GCR强度的下降关联,但CIR影响GCR强度的具体物理机制有待深入探讨。我们通过一个自洽的CIR太阳风模型和宇宙线传输模型的集成模式,研究了近地太阳风调制影响宇宙线传输的物理机制,模拟结果显示宇宙线在CIR附近的扩散效应对宇宙线的通量变化起着决定性的作用。另一方面,基于ACE飞船和地面中子计数器的观测,通过太阳活动低年的宇宙线与太阳风变化的统计研究发现,除了横向扩散效应外,宇宙线的漂移效应同样也起着重要的作用,在电流片附近倾向于积聚着宇宙线粒子;基于现有的宇宙线传输理论,我们尝试给出了定量化的证据。综合来看,扩散效应与漂移效应的综合作用决定了近地宇宙线随太阳风变化的趋势。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A Global MHD Simulation of Outer Heliosphere Including Anomalous Cosmic-Rays
包括异常宇宙射线在内的外日光层的全球 MHD 模拟
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/ab262b
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    The Astrophysical Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Guo X.;V. Florinski;C. Wang
  • 通讯作者:
    C. Wang
Effects of Anomalous Cosmic Rays on the Structure of the Outer Heliosphere
异常宇宙线对外日球层结构的影响
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/aabf42
  • 发表时间:
    2018-06-01
  • 期刊:
    ASTROPHYSICAL JOURNAL
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Guo, Xiaocheng;Florinski, Vladimir;Wang, Chi
  • 通讯作者:
    Wang, Chi
MHD Modeling of the Background Solar Wind in the Inner Heliosphere From 0.1 to 5.5 AU: Comparison With In Situ Observations
0.1 至 5.5 天文单位内日球层背景太阳风的 MHD 建模:与现场观测的比较
  • DOI:
    10.1029/2019sw002262
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Space Weather-The International Journal of Research and Applications
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Y. X. Wang;X. C. Guo;C. Wang;V. Florinski;F. Shen;H. Li;M. Blanc
  • 通讯作者:
    M. Blanc
Statistical investigation on the Galactic Cosmic rays and solar wind variation based on ACE observations
  • DOI:
    10.11728/cjss2020.06.969
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chin. J. Space Sci.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Guo X.;S. Cao;M. Xiong
  • 通讯作者:
    M. Xiong

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其他文献

地球磁层-电离层系统对超强太阳风暴响应的数值模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国科学:地球科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王赤;李晖;郭孝城;丁凯;黄朝晖
  • 通讯作者:
    黄朝晖
外日球层激波事件的一维磁流体力学数值模拟
  • DOI:
    10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200059
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    深空探测学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    郭孝城;周昱成;王赤;李晖
  • 通讯作者:
    李晖
一种适用于磁流体力学切向间断的HLLC黎曼算子
  • DOI:
    10.19596/j.cnki.1001-246x.8426
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    计算物理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    习心悦;郭孝城;王赤
  • 通讯作者:
    王赤
Convective instability in a rapidly rotating fluid layer layer in the presence of a non-uniform magnetic field
存在不均匀磁场时快速旋转流体层中的对流不稳定性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈出新;郭孝城
  • 通讯作者:
    郭孝城

其他文献

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郭孝城的其他基金

太阳系边际区介质的结构特征与演化规律
  • 批准号:
    42150105
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    400 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
宇宙线对外日球层结构的影响
  • 批准号:
    41874171
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    63.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Kelvin-Helmholtz不稳定性引起的太阳风到磁层能量通量传输数值模拟研究
  • 批准号:
    41174143
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    75.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于地球磁层三维全球数值模拟的磁零点分析研究
  • 批准号:
    40804044
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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