2013年4月11日太阳高能粒子事件的物理模拟
太阳与恒星天体物理
2026-02-03 v2 空间物理
摘要
太阳高能粒子(SEP)可能对空间中的人类和航天器电子设备构成危险的辐射风险。基于第一性原理的数值建模为SEP的底层物理提供了有价值的见解，并为内日球层中任意时间和位置的SEP提供了合成可观测量。在这项工作中，我们提出了一种数值格式，该格式基于Poisson括号的积分关系守恒粒子数\citep{sokolov2023high}，用于求解粒子加速和传输过程的动力学方程。我们在密歇根大学开发的空间天气建模框架中实现了该格式。此外，我们开发了一种新的激波捕捉工具，用于研究源自低日冕的日冕物质抛射驱动激波。这些方法学进展被应用于对2013年4月11日的历史SEP事件进行全面研究。多航天器观测数据，包括近地的SOHO、SDO、GOES和ACE，以及STEREO-A/B，被用于模型-数据比较和验证。我们展示了合成可观测量，包括极紫外和白光图像、质子时间-强度剖面和能谱，并讨论了它们与观测之间的差异及可能的解释。我们的模拟结果展示了Poisson括号格式与粒子求解器在模拟历史SEP事件中的应用。我们还展示了使用激波捕捉工具提取复杂激波表面的能力，并理解了复杂激波表面如何影响粒子加速过程。
引用
@article{arxiv.2412.07581,
title = {Physics-Based Simulation of the 2013 April 11 Solar Energetic Particle Event},
author = {Weihao Liu and Igor V. Sokolov and Lulu Zhao and Tamas I. Gombosi and Nishtha Sachdeva and Xiaohang Chen and Gábor Tóth and David Lario and Ward B. Manchester and Kathryn Whitman and Christina M. S. Cohen and Alessandro Bruno and M. Leila Mays and Hazel M. Bain},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.07581},
year = {2026}
}
备注
48 pages, 15 figures, 2 tables