太阳抵近探测计划——观测位置的新突破

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作者 林隽 陆希 +14 位作者 陈雨豪 黄帆 张珅毅 张艺腾 周斌 葛振华 刘鎏 田晖 何建森 程鑫 陈鹏飞 白先勇 季海生 刘佳佳 张晓世 《上海航天（中英文）》 CSCD 2024年第5期1-10,共10页

太阳抵近探测计划(SCOPE)旨在突破高温和强辐射防护、长距离运载、远距离轨道控制和先进载荷等一系列极限技术,将探测器投送至距太阳中心仅有5个太阳半径的位置上,深入太阳大气层进行探测,研究太阳附近极亮、极热的深空探测“无人区”,... 太阳抵近探测计划(SCOPE)旨在突破高温和强辐射防护、长距离运载、远距离轨道控制和先进载荷等一系列极限技术,将探测器投送至距太阳中心仅有5个太阳半径的位置上,深入太阳大气层进行探测,研究太阳附近极亮、极热的深空探测“无人区”,在全新的位置上对太阳进行超近距离原位探测和遥感观测,针对磁场和等离子体结构实现空间分辨率优于0.1"的观测。探测器将穿越太阳爆发磁重联电流片,显微观测太阳爆发磁结构,原位探测磁重联电流片、日冕物质抛射与激波以及各类带电粒子,以推动揭示太阳爆发理论机理。探测器将在最靠近太阳的区域显微监测和探测日冕中尺度小于0.1"的纳耀斑、光球中尺度小于0.06"的磁场和速度场结构及其演化特征,确认日冕加热机制;探测太阳风重离子电荷态,确认太阳起源及加速机制。探测器还将在最接近太阳的区域内与原位探测日冕磁场,显微观测太阳极区磁场和等离子体结构和演化特征;揭示太阳附近尘埃分布特征,进入无尘埃区,确定太阳系尘埃盘内边界。困扰太阳物理界近百年的两个科学难题,即太阳爆发机理难题和日冕加热与太阳风加速机理难题,随着该计划的顺利实施将被破解;在最接近日心的位置处实现日冕磁场,包括太阳极区磁场原位探测“0到1”的突破也将实现。本文将介绍SCOPE的背景、科学目标和预期产出、有效载荷以及卫星平台关键技术。 展开更多

关键词 太阳爆发 磁场 磁重联 中高能粒子 原位探测 热防护 深空通信

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日球层边际能量中性原子遥感探测技术与发展趋势

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作者 于航 张嵬 +6 位作者 陆希 张伟 何建森 邹鸿 叶雨光 王永福 施伟红 《空间科学与试验学报》 CSCD 2024年第2期61-67,共7页

来自太阳系边际及以外的星际空间的能量中性原子,是认识邻近星际介质及其与太阳风相互作用的重要载体。受限于太阳系边际就位探测的任务时长与探测难度,在近地空间对日球层边际能量中性原子实施遥感探测更为切实可行。研究日球层边际能... 来自太阳系边际及以外的星际空间的能量中性原子,是认识邻近星际介质及其与太阳风相互作用的重要载体。受限于太阳系边际就位探测的任务时长与探测难度,在近地空间对日球层边际能量中性原子实施遥感探测更为切实可行。研究日球层边际能量中性原子可以增进对局地/邻近星际介质的组成及性质了解,深入验证太阳系演化与系内行星演变过程等空间科学问题,对推动我国空间任务和前沿科学发展有着重大意义。本文对近年来国际上开展或计划开展的日球层边际能量中性原子遥感探测的案例进行了总结,分析其探测任务的关键技术与科学目标,梳理了未来该领域的发展趋势及方向,针对我国今后的太阳系边际探测任务规划与技术发展提出了建议。 展开更多

关键词 日球层 能量中性原子 太阳系边际 遥感探测 星际介质

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外日球层的宽能段离子及其与湍动的耦合作用 被引量：1

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作者 何建森 林荣 +2 位作者 崔博 王玲华 宗秋刚 《深空探测学报（中英文）》 2020年第6期574-583,共10页

围绕“日球层太阳风及其与侵入星际风的作用”这个主题,从目前认知、前沿问题、探测建议等3方面展开论述。日球层中的离子包括:原初太阳风离子、源于星际风的拾起离子、超热离子。其中拾起离子和超热离子有来自局地星际质侵入流的贡献... 围绕“日球层太阳风及其与侵入星际风的作用”这个主题,从目前认知、前沿问题、探测建议等3方面展开论述。日球层中的离子包括:原初太阳风离子、源于星际风的拾起离子、超热离子。其中拾起离子和超热离子有来自局地星际质侵入流的贡献。深空飞船探测到双模态遍布日球层:日球层内边界、太阳风、行星际湍动、超热离子能谱等都存在双模态特征。前沿问题有3个方面:①从未到达的领域,即黄道面里的日球层尾部以及高纬的外日球层;②曾经到达的领域,但是没有探测的物理量,例如外日球层中的拾起离子;③曾经到达并探测,但是形成机制不明,例如超热离子的幂律谱及其双模态。针对上述前沿问题,本文提出如下的建议:①设计不同的飞行路径,朝向不同的方位进行探测;②携带宽能段的离子谱仪器包涵盖原初太阳风等离子体、拾起离子和超热离子;③搭载高灵敏度磁强计测量外日球层的可压缩磁湍动。 展开更多

关键词 外日球层 星际风 粒子谱

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智能电网中储能蓄电池组建模与仿真 被引量：4

4

作者 孔飞飞 何建森 +2 位作者 李全 马孝明 胡晋华 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期480-481,485,共3页

大容量储能技术是未来智能电网发展的关键技术之一。目前它正被越来越多地应用到大规模电力系统的储能系统中。为了设计结构最优,寿命最长的蓄电池储能系统,设计者需要建立蓄电池精确的数学模型,仿真蓄电池的动态特性,帮助建立它的最优... 大容量储能技术是未来智能电网发展的关键技术之一。目前它正被越来越多地应用到大规模电力系统的储能系统中。为了设计结构最优,寿命最长的蓄电池储能系统,设计者需要建立蓄电池精确的数学模型,仿真蓄电池的动态特性,帮助建立它的最优结构和模型。运用PSIM软件搭建了一个锂离子蓄电池模型,并在动态条件下仿真了蓄电池的特性。在建立模型的基础上,并根据实际的蓄电池工作数据,重点考虑了蓄电池的工作温度及其充放电速率。 展开更多

关键词 蓄电池组 动态模型 储能系统 PSIM

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太阳过渡区的结构与特性 被引量：4

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作者 田晖 谭博 +2 位作者 夏利东 何建森 周桂清 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2009年第1期1-13,共13页

太阳过渡区是位于色球与日冕之间的一个高度动态的等离子体区域。通过对太阳紫外光谱的研究发现,过渡区的主要结构是以磁场集中为特征的网络组织。首先回顾太阳过渡区的研究历史,接着从整体上介绍太阳过渡区的结构及观测特征,然后介绍... 太阳过渡区是位于色球与日冕之间的一个高度动态的等离子体区域。通过对太阳紫外光谱的研究发现,过渡区的主要结构是以磁场集中为特征的网络组织。首先回顾太阳过渡区的研究历史,接着从整体上介绍太阳过渡区的结构及观测特征,然后介绍过渡区各种结构和现象的主要模型和物理解释,并结合作者的认识进行必要的评论,最后对未来的研究方向提出看法。 展开更多

关键词 太阳物理学 太阳过渡区 紫外辐射

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等离子体片离子与太阳风及地磁条件的关联研究 被引量：2

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作者 郑玲 傅绥燕 +2 位作者 王永福 何建森 杨彪 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期2931-2942,共12页

本文根据搭载于Cluster卫星的CIS/CODIF和RAPID仪器的观测数据,统计研究了等离子体片中的H^+、O^+离子在磁暴期间的时间变化特性,及其对太阳风条件的响应.观测结果表明:(1)磁暴开始前,O^+离子(0～40 keV)数密度保持在较低水平.随着磁暴... 本文根据搭载于Cluster卫星的CIS/CODIF和RAPID仪器的观测数据,统计研究了等离子体片中的H^+、O^+离子在磁暴期间的时间变化特性,及其对太阳风条件的响应.观测结果表明:(1)磁暴开始前,O^+离子(0～40 keV)数密度保持在较低水平.随着磁暴的发展,O^+数密度缓慢上升,其峰值出现在Dst极小值附近;H^+离子(0～40 keV)数密度在磁暴开始之前的较短时间迅速增加并达到峰值,在磁暴开始之后迅速降低,并在整个主相和恢复相期间保持在相对较低水平.更高能量的离子则在磁暴开始后迅速增多,并在低能O^+离子达到峰值之前达到峰值.因此我们推测磁暴初期从等离子体片注入环电流的主要是H^+离子,主相后期O^+离子可能扮演更为重要的角色.(2)在地磁活动时期,太阳风密度和动压强与等离子体片中的H^+、O^+数密度存在一定相关性.等离子体片中的H^+离子对北向IMF B_z较为敏感,而IMF B_z南向条件下更有利于太阳风参数对等离子体片中O^+数密度的影响.在地磁活动平静期,太阳风条件对等离子体片中的离子没有明显影响. 展开更多

关键词 等离子体片离子 磁暴 太阳风参数 行星际磁场

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日冕亮点的观测特征和供能机制 被引量：3

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作者 田晖 夏利东 +1 位作者 何建森 李爽 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2009年第3期193-202,共10页

该文通过综述相关研究成果,对日冕亮点的观测特征和供能机制进行了总结和评论。日冕亮点是发生在过渡区和低日冕的小尺度局地增亮现象,经常在X射线和极紫外波段观测到,其寿命在5～40h之间。日冕亮点的产生和演化与双极磁场的相互作用紧... 该文通过综述相关研究成果,对日冕亮点的观测特征和供能机制进行了总结和评论。日冕亮点是发生在过渡区和低日冕的小尺度局地增亮现象,经常在X射线和极紫外波段观测到,其寿命在5～40h之间。日冕亮点的产生和演化与双极磁场的相互作用紧密相关。对于日冕亮点的供能机制,目前主要存在三种观点:(1)磁场对消的观点,当不同极性的磁场区域相互靠近时,局地发生磁重联,并在重联区域加热等离子体,从而导致X射线和极紫外辐射的增强;(2)分隔线重联,与日冕亮点相联系的磁场结构可以形成分隔线重联位形,沿分隔线的快速磁场重联导致过渡区和日冕局地的等离子体被加热,从而产生日冕亮点;(3)光球水平运动所诱发的电流片为亮点提供了能量来源。近期研究表明,三种机制可能同时作用,为亮点提供所需的能量。 展开更多

关键词 太阳物理学 太阳过渡区 日冕 紫外辐射

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我国博士学位论文应公开出版 被引量：1

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作者 涂传诒 何建森 +4 位作者 黄宗英 姚硕 王新 陈文磊 张磊 《学位与研究生教育》 CSSCI 北大核心 2012年第2期25-28,共4页

在分析我国博士学位论文的出版现状及存在的问题、介绍世界主要发达国家学位论文的出版情况的基础上,提出了我国博士学位论文公开出版的建议和可行方案。

关键词 博士学位论文 公开出版 数字出版 版权保护

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从地球磁层到外日球层及以远区域探测

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作者 宗秋刚 任杰 +1 位作者 何建森 王玲华 《深空探测学报（中英文）》 2020年第6期554-559,共6页

在太阳系中,地球、水星、木星、土星、天王星和海王星以及多颗行星的卫星,拥有由太阳风与这些天体的内在磁场相互作用形成的磁层结构。主要根据现有的探测器得到的数据,介绍了太阳风与星际介质的相互作用、能量中性原子分布和拾起粒子... 在太阳系中,地球、水星、木星、土星、天王星和海王星以及多颗行星的卫星,拥有由太阳风与这些天体的内在磁场相互作用形成的磁层结构。主要根据现有的探测器得到的数据,介绍了太阳风与星际介质的相互作用、能量中性原子分布和拾起粒子相对空间密度变情况、异常宇宙线的形成机制、日球层可能的形状变化。给出了中国太阳系边际探测计划,设计两个相反方向的探测器,一个向日球层鼻尖方向飞行,对太阳系边际及其邻近空间开展全面的探测;另一个探测器向相反方向飞行,填补日球层尾部边界探测的空白。对日球层的空间环境的认识可为探测器的设计提供参考。 展开更多

关键词 日球层 磁层 太阳风 星际介质 能量中性原子 拾起粒子 异常宇宙线

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太阳表面水平运动驱动的磁圈与开放磁场重联的模拟研究

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作者 陈文磊 何建森 +4 位作者 吴式灿 杨利平 王爱华 张磊 涂传诒 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期231-239,共9页

太阳大气的诸多观测事件(如耀斑、喷流等)均被归因于磁重联产生的能量转换.近年来,关于太阳风起源,有研究提出了磁重联使闭合磁圈开放为太阳风供应物质的新模式.在该模式中,闭合磁圈被光球超米粒组织对流携带,向超米粒边界运动,与位于... 太阳大气的诸多观测事件(如耀斑、喷流等)均被归因于磁重联产生的能量转换.近年来,关于太阳风起源,有研究提出了磁重联使闭合磁圈开放为太阳风供应物质的新模式.在该模式中,闭合磁圈被光球超米粒组织对流携带,向超米粒边界运动,与位于边界的开放磁场相碰撞进而发生磁重联.该模式中磁重联的驱动及其效应是本文的研究目标.磁流体力学(MHD)数值模拟是研究太阳大气磁重联物理过程的重要途径.本文建立了一个二维MHD数值模型,结合太阳大气温度和密度的分层分布,在超米粒组织尺度上模拟了水平流动驱动的闭合磁圈与开放磁场的重联过程.通过对模拟结果的定量分析,认为磁重联确实能够将闭合磁圈的物质释放,进而供应给新的开放磁结构并产生向上流动.该结果为进一步模拟研究太阳风初始外流奠定了基础. 展开更多

关键词 磁重联 太阳大气 MHD数值模拟

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太阳风中小尺度磁通量管边界重联的统计研究

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作者 齐羽 姚硕 +2 位作者 何建森 田晖 涂传诒 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期469-476,共8页

通过对WIND卫星1995—2005年的数据,利用程序筛选及人工识别两种不同方法确定的小尺度磁通量管进行比较,发现程序筛选法中41%的小尺度磁通量管有边界重联现象,与人工识别法确定的小尺度磁通量管的统计结果接近;通过人工识别和程序筛选... 通过对WIND卫星1995—2005年的数据,利用程序筛选及人工识别两种不同方法确定的小尺度磁通量管进行比较,发现程序筛选法中41%的小尺度磁通量管有边界重联现象,与人工识别法确定的小尺度磁通量管的统计结果接近;通过人工识别和程序筛选两种方法确定的小尺度磁通量管的边界重联特征,包括磁场剪切角、磁场强度以及重联耗散区的持续时间等,也具有相同的统计趋势.结果表明,两种方法确定的小尺度磁通量管在重联特性上没有本质区别,因此采用这两种方法得到的数据作为样本来统计小尺度磁通量管前后边界重联事件.本文共确定了71个重联事件,统计结果显示有50个(70%)重联耗散区磁场的减小超过20%,47个(66%)磁场剪切角大于90°;多数重联事件的磁场剪切角大于90°,表明小尺度磁通量管边界中主要发生的是反平行重联.将小尺度磁通量管的前后边界重联分开进行统计,结果显示其前后边界重联的特征是相似的,与磁云前后边界存在差异的性质不同,这意味着太阳风中的小尺度磁通量管并不具有磁云这种大尺度磁通量管的膨胀特征. 展开更多

关键词 太阳风 小尺度磁通量管 磁场重联

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太阳宁静区磁漏斗结构的扩展特征

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作者 谭博 田晖 何建森 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期353-358,共6页

通过对观测的光球纵向磁场进行势场外推,重构了一个太阳宁静区光球以上的磁场结构。结果显示,在20Mm以下,开放磁力线呈现多个明显的小磁漏斗结构,这些小磁漏斗结构随高度扩展,并且在20Mm左右融合成大的漏斗结构。通过系统地研究磁漏斗... 通过对观测的光球纵向磁场进行势场外推,重构了一个太阳宁静区光球以上的磁场结构。结果显示,在20Mm以下,开放磁力线呈现多个明显的小磁漏斗结构,这些小磁漏斗结构随高度扩展,并且在20Mm左右融合成大的漏斗结构。通过系统地研究磁漏斗结构横截面积随高度的变化趋势,发现太阳宁静区磁漏斗结构的截面积随高度近似线性扩展,磁漏斗结构在较低高度上(<20 Mm)扩展的速度比在较高高度上(>20Mm)扩展的速度要快。这一结果对太阳风起源和磁环中物质流动的二维数值模拟具有重要的意义。同时还发现,闭合磁力线的数目随高度以指数函数的形式减少。 展开更多

关键词 太阳过渡区 太阳风 太阳磁场

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冕洞区SiⅡ辐射线源区的相关高度

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作者 周桂清 何建森 +1 位作者 涂传诒 E.Marsch 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期415-420,共6页

SiⅡ辐射线源区的高度表征了太阳大气过渡区的底层高度．通过对超紫外线的辐射强度结构和无力场外推所得的三维磁场结构作相关分析来求相关高度是一种研究超紫外辐射线源区高度的新方法．有研究发现,该方法得到的冕洞区SiⅡ辐射线源区... SiⅡ辐射线源区的高度表征了太阳大气过渡区的底层高度．通过对超紫外线的辐射强度结构和无力场外推所得的三维磁场结构作相关分析来求相关高度是一种研究超紫外辐射线源区高度的新方法．有研究发现,该方法得到的冕洞区SiⅡ辐射线源区的高度比传统观点所认为的高．由于目前运用该方法的数据分析有限,需要用更多的数据进一步验证这一结果．运用该方法分析了SOHO/SUMER观测到的位于太阳南极冕洞之下的日面区域SiⅡ辐射线数据和美国National Solar Observatory/Kitt Peak(NSO/KP)测量的磁场数据,得到冕洞区SiⅡ辐射线源区的相关高度约为5．0Mm．该结果支持了冕洞区的过渡区底层高度比宁静区的要高的结论．同时发现了新的现象,并对其原因进行推测． 展开更多

关键词 过渡区 冕洞 超紫外辐射

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基于统计方法的电网谐波状态估计误差分析 被引量：13

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作者 周念成 谭桂华 +2 位作者 何建森 赵渊 杨芳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期109-114,共6页

谐波状态估计是谐波治理的基础,其精度与量测误差、谐波网络参数以及状态估计算法都密切相关。采用统计方法,运用概率密度函数和累计概率密度函数,通过IEEE-14节点谐波测试系统进行抽样计算和分析,研究了谐波状态估计误差问题。针对已... 谐波状态估计是谐波治理的基础,其精度与量测误差、谐波网络参数以及状态估计算法都密切相关。采用统计方法,运用概率密度函数和累计概率密度函数,通过IEEE-14节点谐波测试系统进行抽样计算和分析,研究了谐波状态估计误差问题。针对已有的谐波状态估计对误差分析只考虑量测误差以及正态分布的情况,探讨了量测误差和参数误差分布分别满足正态分布或均匀分布时,各次谐波状态估计的误差。分析了误差不确定性的大小对精度的影响。谐波状态估计算法采用计及参数和测量误差的总体最小二乘算法。结果表明在谐波网络拓扑结构不变时估计值的概率密度曲线都近似成正态分布,且谐波次数越高其置信区间越窄。参数误差对谐波状态估计的影响不可忽略,总体最小二乘算法对正态分布的误差有较好的抑制作用。 展开更多

关键词 谐波状态估计 总体最小二乘法 量测误差 参数误差 误差分析

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一种计及参数误差的电网谐波状态估计方法 被引量：7

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作者 周念成 谭桂华 +4 位作者 赵渊 杨芳 何建森 谢维兵 任小川 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期146-150,共5页

综合考虑测量误差和参数误差,提出利用总体最小二乘估计算法进行谐波状态估计。将母线分为非谐波源母线和可能有谐波源的母线,减少了未知状态变量的数目。通过IEEE 14节点谐波测试系统进行了仿真分析,验证了该方法的合理性和可行性。采... 综合考虑测量误差和参数误差,提出利用总体最小二乘估计算法进行谐波状态估计。将母线分为非谐波源母线和可能有谐波源的母线,减少了未知状态变量的数目。通过IEEE 14节点谐波测试系统进行了仿真分析,验证了该方法的合理性和可行性。采用Matlab计算程序,随机抽样10000次,分析了测量误差和参数误差都服从高斯分布时谐波状态估计算法的精度。结果表明,在考虑测量和参数2种误差的情况下,用总体最小二乘法对系统进行谐波状态估计能得到有效的估计结果。 展开更多

关键词 状态估计 谐波分析 测量误差 参数误差 总体最小二乘

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光伏发电系统的超导储能设计 被引量：5

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作者 何建森 谭桂华 +1 位作者 田野 王强钢 《可再生能源》 CAS 北大核心 2012年第4期10-14,共5页

超导储能(SMES)具有非常快速的功率调节能力和灵活的四象限运行能力,可完成调节电力系统功率因数、补偿电压跌落等功能。文章针对光伏发电系统的特殊运行方式,提出了利用光伏出力与本地负荷需求的差值作为SMES控制器的功率控制信号策略... 超导储能(SMES)具有非常快速的功率调节能力和灵活的四象限运行能力,可完成调节电力系统功率因数、补偿电压跌落等功能。文章针对光伏发电系统的特殊运行方式,提出了利用光伏出力与本地负荷需求的差值作为SMES控制器的功率控制信号策略。在PSCAD/EMTDC仿真平台建立了超导储能系统模型,并对其在光伏发电系统的中的运行控制方式进行研究。研究结果表明,超导储能与光伏系统配合可以很好地解决光伏发电功率易受环境影响、不可调节、难于满足负荷需求的问题,对由负荷变化引起的母线电压波动和故障引起的母线电压跌落具有良好的补偿作用。 展开更多

关键词 光伏发电 超导储能 控制策略 电压跌落

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太阳风湍流中局地背景磁场下的结构函数指数特征

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作者 吴红红 涂传诒 +2 位作者 王新 何建森 杨利平 《地球与行星物理论评》 2022年第4期478-487,共10页

太阳风是天然的磁流体湍流实验室.当前流行的描述磁流体湍流的临界平衡串级模型,预测平行局地背景磁场的谱指数为−2.小波变换分析和结构函数分析是得到相对于局地背景磁场的谱指数各向异性的两个主要方法.前人的工作得到了太阳风中平行... 太阳风是天然的磁流体湍流实验室.当前流行的描述磁流体湍流的临界平衡串级模型,预测平行局地背景磁场的谱指数为−2.小波变换分析和结构函数分析是得到相对于局地背景磁场的谱指数各向异性的两个主要方法.前人的工作得到了太阳风中平行局地背景磁场的谱指数为−2的观测结果.然而,这一结果被认为是受到了太阳风中的间歇或结构的影响.一方面,去除间歇后,小波变换分析得到的平行谱指数为−1.63.去除结构后,结构函数分析得到的平行谱指数为−1.63.两个方法得到的结果都不支持临界平衡串级模型在太阳风中的应用.另一方面,前人利用小波变换分析,考虑平行和垂直磁场条件的精确性,发现当要求严格平行局地背景磁场条件下的谱指数为−1.75,也不支持临界平衡串级.我们采用结构函数分析方法,利用WIND卫星在拉格朗日1点观测的高速太阳风数据,分析了磁场和速度的结构函数指数的各向异性.研究发现,基于更严格的局地平行条件,平行局地背景磁场的磁场结构函数指数为−0.67,平行局地背景磁场的速度结构函数指数为−0.55,在误差范围内,两者均与垂直局地背景磁场的指数接近.结果显示,中等振幅扰动的指数也是各向同性的.这一结果不支持临界平衡串级应用于描述太阳风湍流,为发展新的理论模型提供了观测依据. 展开更多

关键词 太阳风湍流 结构函数 谱指数各向异性

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太阳风与彗星相互作用

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作者 侯传鹏 何建森 彭镜宇 《地球与行星物理论评（中英文）》 2023年第4期372-384,共13页

彗星是太阳系中一类形状不规则的小天体,主要由可挥发物质组成.在彗星接近太阳的过程中,彗核中挥发物被加热释放的中性成分在光致电离、电荷交换和电子碰撞过程后带电,并在太阳风的作用下形成射线状的等离子体彗尾.另一方面,源自彗星的... 彗星是太阳系中一类形状不规则的小天体,主要由可挥发物质组成.在彗星接近太阳的过程中,彗核中挥发物被加热释放的中性成分在光致电离、电荷交换和电子碰撞过程后带电,并在太阳风的作用下形成射线状的等离子体彗尾.另一方面,源自彗星的中性成分带电后,将被太阳风携带,称为拾起离子.这些拾起离子多为比H+更重的水族离子(H_(2)O^(+)、O^(+)),因此,在拾起或称质量加载过程中,动量守恒导致太阳风被减速.太阳风等离子体携带的行星际磁场也将在彗核周围堆积.同时,由于太阳风速度方向和行星际磁场方向的夹角,拾起离子的速度分布呈现束流、环状分布.拾起离子与太阳风离子可能通过离子-离子不稳定性激发波动,进而贡献湍流的演化.彗星中性成分和太阳风等离子体在电荷交换过程中还将辐射X射线和极紫外辐射,为通过谱线强度分析确定太阳风的成分和状态提供了可能.研究彗星活动及其与太阳风的相互作用,对于了解彗星物质组成和结构动力学、日球层太阳风的改造演化、太阳系中有机物乃至生命起源,都有重要的意义.本文从原位探测、遥感观测、理论模拟的三个角度回顾了太阳风与彗星相互作用的研究进展,并对未来的研究发展趋势进行展望.在原位探测上,本文介绍了哈雷彗星和彗星67P/Churyumov-Gerasimenko的相关观测,比较了不同彗星活动性下,彗星与太阳风的相互作用过程.在遥感观测上,本文介绍了PSP携带的WISPR白光成像仪和SOHO/LASCO C2对低活动性彗星322P的观测.在理论模拟中,我们介绍了对前述观测的数值模拟验证工作,以及掠日彗星在近日点附近与太阳风相互作用的相关模拟工作.对于日心距离不同、气体活动性不同、探测器容易或不易到达等彗星,我们认为数值模拟、局地观测、地基及空基的遥感观测等多种手段的结合能够更有效率、更加全面地了解彗星与太阳风相互作用过程.我们认为通过相互作用的机理和效应的研究,将有助于诊断日冕及日球层太阳风的状态,认识彗星等太阳系小天体的演化历史和将来命运. 展开更多

关键词 彗星拾起离子 彗星探测 彗星模拟 彗星活动性

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行星际尘埃的探测与研究进展

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作者 赖海容 贾英东 何建森 《地球与行星物理论评》 2021年第5期507-517,共11页

行星际尘埃遍布太阳系中,是太阳系物质的主要组成部分之一,主要来自太阳系小天体(如彗星和小行星)的物质剥离损失,因此对其探测有助于了解太阳系小天体的起源与演化.它们在行星际空间因太阳风等离子体的碰撞以及太阳辐射电离而带电,因... 行星际尘埃遍布太阳系中,是太阳系物质的主要组成部分之一,主要来自太阳系小天体(如彗星和小行星)的物质剥离损失,因此对其探测有助于了解太阳系小天体的起源与演化.它们在行星际空间因太阳风等离子体的碰撞以及太阳辐射电离而带电,因而会影响周围的等离子体.行星际尘埃诞生后在万有引力、光压、玻印廷—罗伯逊作用以及洛伦兹力的作用下被加速.由于行星际尘埃的尺寸分布较广,对它们的探测始终是行星际观测的一个挑战.同理,行星际尘埃的动力学横跨数十量级的空间尺度,包括单粒子动力学到尘埃等离子体的各种过程.本文着重讨论尘埃颗粒个体的不同带电机制以及受力情况分析,简要介绍尘埃等离子体的相关研究以及近期帕克太阳探针在内日球层关于行星际尘埃探测的一些进展成果. 展开更多

关键词 行星际尘埃 动力学 等离子体

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太阳大气中氢原子的赖曼谱线

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作者 田晖 夏利东 何建森 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2010年第1期39-52,51-52+50,共14页

氢是太阳大气中最主要的元素。氢原子的赖曼(Lyman)谱线,尤其是赖曼阿尔法(Ly-α)谱线的辐射,是太阳色球和低过渡区能量损失的主要形式。在太阳的赖曼α像中,网络组织的辐射比较强,而辐射最强的地方是活动区。由于存在辐射转移效应,在... 氢是太阳大气中最主要的元素。氢原子的赖曼(Lyman)谱线,尤其是赖曼阿尔法(Ly-α)谱线的辐射,是太阳色球和低过渡区能量损失的主要形式。在太阳的赖曼α像中,网络组织的辐射比较强,而辐射最强的地方是活动区。由于存在辐射转移效应,在宁静区,低阶赖曼谱线的谱形中央一般会形成一个凹陷,而在中央两侧则形成两个峰,两峰往往呈现出一定的不对称性。数值模拟和观测研究表明,赖曼谱线双峰的不对称性与高层大气中各种系统性流动有关。在太阳活动区,赖曼谱形在谱斑区与在宁静区类似;而在黑子区,赖曼谱形几乎没有中央凹陷。赖曼谱形也可用于诊断日珥、耀斑和日冕物质抛射等结构和现象的等离子体特性。该文回顾了赖曼谱线的观测历史,阐明了观测与模拟结果所揭示的物理过程,并结合笔者的认识进行了相应的评论。 展开更多

关键词 太阳过渡区 色球 紫外辐射

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