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[硕士论文] 陈征伟
电子与通信工程 电子科技大学 2019(学位年度)
[博士论文] 宋兴晟
中国语言文学;汉语言文字学 天津师范大学 2018(学位年度)
[硕士论文] 杨晓鹤
统计学 重庆理工大学 2018(学位年度)
[硕士论文] 黄声杨
西方经济学 江西财经大学 2018(学位年度)
[硕士论文] 崔灿
书法学 郑州大学 2018(学位年度)
[博士论文] 李慧玲
粒子物理与原子核物理 山东大学 2018(学位年度)
摘要:迄今为止人类唯一一次观测到的少量超新星中微子事例来自于大麦哲伦云的SN1987A,该事件标志着中微子物理和中微子天文学进入了一个新的里程。目前世界上很多正在运行或者在建的中微子探测器对核心坍缩机制的超新星爆发中微子有了更好的探测能力,可以提供更大的统计量、更高的能量分辨率以及更准确的中微子味道信息。
  作为未来大型液闪探测器的其中一个,江门地下中微子实验(JUNO)的中心探测器设计拥有20kt的液体闪烁体。对于10kpc处且拥有典型参数的核心坍缩超新星,JUNO实验可以观测到5000个来自反贝塔衰变(IBD)的事例、2000个中微子-质子弹性散射(pES)事例、超过300个中微子-电子弹性散射(eES)事例和中微子作用到12C上的带电流与中性流事例。
  本论文提出了利用奇异值分解(Singular Value Decomposition)的反解算法实现大型液闪探测器中不同反应道超新星中微子能谱的重建。然后结合IBD反应道和其他两个弹性散射道y+p→v+p、y+e-→v+e-,还可以实现不同味道中微子能谱的分离。本论文还利用不同组的数值超新星中微子模型对重建算法的模型无关性进行了检验。
  超新星是少见的天文学事件,这就要求一旦产生超新星爆发,JUNO探测器需要尽可能多的记录下超新星中微子的相关信息。因此本论文给出了利用IBD反应道进行JUNO实验的在线超新星触发的方案建议。该方案利用模拟数据给出了SN IBD事例的筛选标准,以及电子学实现的逻辑思路。由于现在JUNO的电子学设计还未完全确定,本论文还讨论了如何选取方案中的参数和相应情况下的超新星误触发率以及超新星触发效率。基于该触发方案,JUNO实验可以满足SNEWS对于加入实验的超新星误触发率的要求,而且也可以实现对于类似SN1987A距离的超新星的触发,对于100kpc量级的超新星也具有触发能力。
  一旦有超新星事例被触发,JUNO实验除了可以记录超新星中微子的能谱信息,也可以提供相应的时间分布信息。论文中对应Garching组的超新星中微子数值模拟,给出了不同味道中微子的源处超新星中微子数时间分布的参数化模型。由于当前超新星的模拟需要耗费大量的时间和计算资源,该参数化模型可以更便捷的用于超新星中微子时间分布的相关唯象研究。
[硕士论文] 郭胜楚
理论物理 广西大学 2018(学位年度)
摘要:活动星系核是存在剧烈活动的星系核心,其能产生从射电到伽玛射线的宽波段辐射。至今证认的河外伽玛射线辐射源绝大多数是活动星系核,其宽波段辐射认为是喷流辐射主导的。随着探测器角分辨率的提高,活动星系核大尺度(kpc-Mpc尺度)喷流的子结构,如射电瓣、节点和热斑,在射电、光学和X射线波段都可以很好地分辩出来。但是,在伽玛射线波段除了两个射电星系Fornax A和Cen A被Fermi/LAT观测证认存在高能伽玛射线辐射以外,Fermi/LAT的角分辨率对大多数源不足以区分这个高能辐射是来自于核区喷流还是大尺度喷流。大尺度喷流伽玛射线辐射相对于核区伽玛射线辐射而言,没有明显光变、观测谱较硬。而大尺度喷流伽玛射线辐射的观测和证认对研究其辐射区物理性质、粒子加速机制等都是非常重要的。
  3C207是一个瓣辐射主导的射电星系,而且多节点的单边喷流延伸到kpc-Mpc尺度。3C207已经被Fermi/LAT证认是个伽玛射线辐射射电星系,但是Fermi/LAT并不能空间分辨其伽玛射线辐射是来自核区还是大尺度喷流的子结构。分析了Fermi/LAT对3C207过去9年的观测数据,发现它的光变曲线没有超过2σ的明显光变。在非常靠近核区的位置有个亮的节点A(knot-A),这个节点在射电、光学和X射线波段都有观测数据,这个宽波段的能谱分布(SED)可以用单区的轻子模型很好地解释,而且在能均分条件下考虑节点的相对论运动,相对论电子逆康普顿散射微波背景光过程可以很好地解释Fermi/LAT观测的平均能谱。这些结果表明3C207观测到的伽玛射线辐射可能是来自大尺度喷流的辐射。
  4C+49.22是一个伽玛射线辐射平谱射电类星体,类似于3C207存在多节点的大尺度喷流结构。同样分析了这个源Fermi/LAT的9年观测数据,发现其伽玛射线光变曲线只有一次大的流量爆发,并伴随着核区在射电、光学和X射线波段的流量变化,表明这个大的伽玛射线爆发是核区辐射主导的。检验除去爆发时源的低流量辐射是否可能来自大尺度喷流的贡献,因此收集整理了这个源大尺度喷流5个节点的宽波段SED,并在能均分条件下用单区轻子模型去拟合,发现模型在伽玛射线波段的预言流量低于这个源平静态时Fermi/LAT观测流量。考虑Fermi/LAT空间角分辨率的限制,用5个节点的总能谱与这个源在平静态时的平均伽玛射线辐射谱比较,发现模型预言流量还是低于观测值,两者流量比值是0.16。这些结果表明这个源在平静态时至少部分流量可能是大尺度喷流辐射贡献的,而这个来自延展区的稳态辐射也因此会淹没核区的低流量光变行为。
  我们的工作表明证认的伽玛射线辐射活动星系核其伽玛射线辐射主要还是由核区喷流辐射贡献的,但是也不能排除大尺度喷流辐射的贡献。进一步的研究则需要将来灵敏度更高、角分辨更好的伽玛射线探测器观测。
[硕士论文] 郭林熹
测绘工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:地心运动能够反映全球范围内的质量重新分布以及固体地球和水圈、大气圈之间的相互作用。地表流体质量重新分配引起的周年地心运动最为突出,如果忽略这一影响,可能会导致海平面变化估计出现偏差。因此研究地心运动可以解决ITRF实现与ITRS定义并不完全一致的问题,从而提高整个参考框架的精度。论文的主要工作和成果如下:
  (1)本文利用公式详细推导了地心运动的监测方法,并就造成地心运动的原因、如何利用人卫激光测距(Satellite Laser Ranging,SLR)技术解算地心运动等关键性问题进行了分析。
  (2)本文创新性的将最新的低轨地球动力学卫星LARES引入到高精度地心运动解算当中,结果能达到mm级精度。对于相同的解算策略,LARES可以有效的提高传统激光测距卫星(LAGEOS-1/2、Etalon-1/2)在解算地心运动方面的精度。同时针对LARES卫星,解算策略中设置不同的阻力系数组合以及解算低阶重力场位系数到不同的阶次以得到精度最高的地心运动。结果表明针对LARES卫星不同阻力系数设置对地心运动解算的影响区别很小,低阶重力场位系数解算到4阶次得到的地心运动精度最高。
  (3)本文提出了地心运动时序分析的多通道奇异谱(Multi-chnnel Singular Spectrum Analysis,MSSA)方法。利用该方法分析发现了2002年-2016年共15年去掉趋势项地心运动时间序列的四个主要周期成分。三个方向上均发现了较为一致的周年周期、半周年周期以及准1.5年周期,Y、Z方向发现了较为一致的准5.3年周期,不同于X方向的准3.5年周期。可以说较好的还原了地心运动在长时间尺度上的周期特性,同时也验证了MSSA方法对于非线性变化的时间序列分析有很好的效果。然后利用最小二乘拟合的方法固定周期项拟合了上述地心运动时间序列,得到X、Y、Z三个方向在周年周期项上的振幅分别为2.6mm、2.1mm、4.8mm,该结果与其他相关研究者的结果较为一致。
[硕士论文] 黄丽烨
理论物理 广西大学 2018(学位年度)
摘要:伽马射线暴(简称伽马暴,GRB)是宇宙中大质量恒星塌缩或者是双致密星并合产生的极端剧烈的爆发现象。在标准火球模型中,内激波产生伽马射线瞬时辐射,激波扫过星际介质产生多波段余辉。观测上,大部分伽马暴的瞬时辐射光变是非常剧烈的行为,这个一般认为是由于内激波引起的。但是有一些伽马暴的瞬时辐射光变是非常简单的单脉冲行为,对于这样的伽马暴,认为或许能够用更加简单的物理模型解释,其暴周环境也有可能不同于一般的伽马暴。
  GRB120729A是一个光滑的单脉冲,其Swift/BAT光变能够很光滑地与Swift/XRT联接。利用加州大学KAIT望远镜的光学观测数据,联合Swift/XRT和Swift/BAT的数据研究GRB120729A的瞬时辐射和暴周环境。其瞬时辐射到余辉的光变可以分解为鼓包、正常衰减、缓慢衰减和喷流拐折四个阶段,这与外激波模型预言到的光变行为一致。通过对多波段数据的谱分析得到瞬时辐射到余辉的光子谱指数从1.36到1.75,其并没有明显的演化。基于标准外激波模型,考虑早期辐射的微观物理参数磁能均分因子εB随时间演化、及晚期能量注入,对观测数据进行很好限制,得到EK,iso=3.36×1054erg、Γ0=760、n=8cm-3、εe=0.01、εB=[9×10-5,4.0×10-6]、θj=0.02rad、L0=5.0×1050erg s-1、q=-0.1、ts=0s和te=3698s。非常早期阶段的εB(T<T0+157s)从9.0×10-5演化到4.0×10-6,这能够用幂律拐折函数很好的拟合,拐折时间在tαB,b=8.0±1.6s,斜率为αB,1=0.18±0.04和αB,2=0.84±0.04。
  为了对外激波起源的伽马暴进行系统研究,本工作搜索Swift卫星2004年到2017年12月1000多个伽马暴。其选择标准是瞬时辐射的光变是光滑的单脉冲、BAT与XRT数据光滑联接且流量衰减指数小于1.5、同时有早期X射线余辉和光学余辉数据且光变行为一致。通过大样本的搜索,仅发现GRB051111和070318的光变行为与GRB120729A相似,并理论上能用标准外激波模型+早期εB随时间演化进行解释。
  进一步对GRB120729A和051111、070318的瞬时辐射探讨,在标准火球喷流成为主导的模型中,缺少由内激波产生的“瞬时辐射”确实让人难以理解,可能外流是波印廷流主导。磁化后的喷流,如果磁化因子σ合适,不但可以抑制内激波和光球层辐射,其反向激波成分同样被抑制。这与GRB120729A和051111、070318在光学没有观测到反向激波的成分相符。
[硕士论文] 董志渤
科学技术哲学 山东大学 2018(学位年度)
摘要:日本学者对中国科学史的研究成果颇丰,他们的研究越发受到国内学者的关注,国内对日本学界的研究也越来越多。通过对国内相关研究的总结,可以清楚的发现国内关于日本科学史界研究从简单的描述性研究向以人物研究为中心的发展趋势。通过国内的研究也能发现日本的中国科学史研究的发展过程。以日本的中国天文学史为例,从天文年代学开始,到二战以后发展成独立的学科,到七十年代又出现了思想史研究的热潮。日本的中国天文学史研究受到“京都学派”的强烈影响,注重考据学方法的运用并且不仅仅局限于对内部科学理论发展的分析,更加关注社会政治文化等因素对科学发展的影响。日本学者的这些研究方法是值得国内学者借鉴的。开始于明末清初的西学东渐,中西科学的第一次真正的互动就发生在天文学领域。所以,明末清初的天文学史研究对于中国科学史的研究有重要意义。对日本学者研究成果的分析能清楚看到,日本学者对于西方传教士和东传科学的态度与中国学者的差异。川原秀城教授将中国学者的研究称为“对峙型哲学范式”,认为这种传播知识的活动是单向的,中西双方是对立的。而称日本学者的研究为“对话型哲学范式”,认为在西学东渐过程中,中西双方是平等交流和积极互动的,并且西方科学的传入,对中国学术发展产生了重要的影响,而不仅仅将自然知识的传播看成是传教的工具和手段。无论从研究方法上还是角度上,或许日本学者的研究,对能有一定的启示和借鉴意义。
[硕士论文] 胡倩
物理学;理论物理 南京师范大学 2018(学位年度)
摘要:伽玛射线暴是一种来自宇宙空间能量极高的短时标伽玛射线突然爆发现象,根据伽玛射线暴的持续时标T90将伽玛射线暴分为长暴和短暴。一般认为,长暴的前身星为大质量恒星塌缩,短暴前身星为致密星并合。其中,短伽玛射线暴的常见的前身星模型是双中子星并合的模型,而双中子星并合也会产生引力波,引力波GW170817和GRB170817A的发现是人类首次直接探测到由双中子星并合产生的引力波及其伴随的电磁信号,正式开启了多信使引力波天文学时代。
  本论文介绍了伽玛暴的观测背景,以及双中子星并合产生的不同的物质成分包括极端相对论性喷流、激波冲出的物质、茧状物、潮汐抛射物、粘滞和中微子驱动风与周围星系介质相互作用产生的电磁辐射。用数值分析在不同观测角度下光学和近红外辐射。辐射流量很大程度上取决于观测角的大小、外部环境介质密度、抛射物的动能和速度。在光度距离200兆秒差距情况下,无论是正轴还是偏轴观测,极端相对论性喷流的光学和近红外辐射是最强的。在观测角度较大的情况下,中等相对论的激波冲出物质的辐射占主导。同样把千新星与极端相对论性喷流,激波冲出物质,茧状物在近红外波段进行比较。正轴与偏轴的光学辐射也可以被现有运行和即将运行的望远镜ASAS-SN、iPTF、Pan-STARRS、LSST所探测到。
  GRB170817A是人类首次探测到来自于双中子星并合产生的引力波的电磁对应体,并伴有千新星AT2017gfo。GRB130603B/千新星和GRB170817A/AT2017gfo具有潜在联系,GRB170817A的余辉光度很低并且持续时间很长意味着GRB170817A环境密度较低。将来自于一组双中子星合并近邻低光度的短暴GRB070923、GRB080121、GRB090417A、GRB111005A的光学对应体和AT2017gfo进行比较。并证明来自双中子星并合的千新星有不同的光度具有多样性。
[硕士论文] 蔡静萍
物理学;理论物理 南京师范大学 2018(学位年度)
摘要:黑洞X射线双星是由一个恒星量级黑洞和伴星相互绕转组成的双星系统,主要通过X射线辐射释放来自吸积的引力势能。X射线的快速光变作为致密天体的重要观测特征,与黑洞的能态及能态转换有密不可分的关系。通过对X射线的快速光变的研究,能加深对黑洞吸积和双星演化过程的理解。
  在银河系内黑洞X射线双星中,GRS1915+105是第一个被发现视超光速喷流的瞬变源。由于其吸积盘、喷流、冕之间的相互作用较为复杂,导致其光变曲线展示出14种高振幅光变,其中有一种特殊的准周期光变曲线,形似心电图,被称为ρ类或“heartbeat”类。
  为了研究吸积盘、喷流、冕之间的相互作用,针对GRS1915+105这个源,在近16年RXTE的观测中,我们挑选出了233次符合ρ类的观测号。通过统计这些观测的参数,发现周期可以变化约一个量级(~20-200秒),而最大计数率大致保持不变。对不同周期的观测,我们发现周期与最小计数率有很好的正相关关系。此外,积分流量与最小计数率成正相关,与振幅成反相关。对3种典型周期的平均谱进行拟合,我们发现随着周期增加,吸积盘内半径也随之增加。当光度超过阈值(~0.3LEdd),吸积盘内区出现辐射压不稳定性(即Lightman-Eardly不稳定性),可导致GRS1915+105光变曲线上的振荡行为。但理论预言和我们统计研究所得到的部分相关关系相反。GRS1915+105为光度大于0.5LEdd的高光度源,根据局域爱丁顿极限理论,这些相关关系可以解释为:在光度较高的情况下(对应的是最小计数率高),由于辐射压较大,吸积盘内区向外移动到更大半径,导致周期较长。
  我们的工作说明ρ态下的吸积物理比之前研究发现更为复杂。未来,利用性能更好的X射线望远镜NuStar和HXMT观测GRS1915+105不同周期的ρ类,并做相位分解谱等细致分析,可获得更多吸积盘、冕之间的相关关信息。
[硕士论文] 王美芳
物理学;理论物理 南京师范大学 2018(学位年度)
摘要:星系团作为宇宙中最大的自引力束缚系统,了解它的形成和演化历史,可以为研究大尺度结构的形成提供重要线索。星系团A401和A399是一对备受关注的并合星系团,它们彼此紧靠在一起,两者的cD星系相距约3Mpc。光学、射电和X射线等多个波段的观测表明,这两个星系团中间的过渡区域可能正在发生相互作用。对这两个星系团进行深入的研究,不仅可以帮助人们了解星系在致密环境中的形成和演化,还可以了解并合星系团对星系中的恒星形成过程有什么影响。
  在本论文中,利用BATC(Beijing-Arizona-Taiwan-Connecticut)多色测光和南银冠u波段巡天(South galactic Cap U-band Sky Survey,简称SCUSS)数据,基于测光红移技术,获得了较深(h≤20m.0)的成员星系样本,包括211个已被光谱确认的亮成员星系和546个新挑选的暗成员星系。对星系团A401和A399中成员星系的光度函数和恒星形成性质进行了分析。主要结果概括如下:
  1.光度函数:(i)采用Schechter函数,运用x2最小拟合法对两个星系团整体的光度函数进行了拟合,结果为M*=-19.80+0.04-0.05,α=0.0+0.08-0.07。同时,根据X-ray观测揭示的温度结构将所有成员星系分为低温和高温区域两个子样本,其绝对星等MR的中值分别为-19m.41和-19m.83,表明高温区域中星系的整体光度比低温外围区域的更亮。
  (ii)对A401和A399的光度函数分别进行了拟合,得到星系团A401的拟合结果为M*=-19.68+0.05-0.06,α=0.32+0.10-0.09;星系团A399的拟合结果为:M*=-19.72+0.07-0.06,α=-0.08+0.09-0.12。两个团的特征绝对星等相似,但A401在暗端表现为明显的下降,这表明A401所含的暗星系的比例较低,是一个动力学演化比较充分的系统,而A399还处在动力学演化的更早阶段。同时,分别给出了A401高温核心区域(#C1)和A399高温核心区域(#C2)的光度分布,其绝对星等MR的中值大小分别为-19m.93和-19m.71,表明在星系团A401的高温核心区域中,星系光度整体偏亮。
  (iii)比较了两个星系团的外围低温区域(#O1、#O2)和过渡区域(#(O3+C3))中成员星系的光度函数,其绝对星等MR的中值分别为-19m.36、-19m.38和-20m.00,表明星系团过渡区域的光度明显比外围低温区域更亮,支持两星系团之间存在有一个显著的纤维结构(filament)相联,很早就有一批大质量星系在两个星系团的中间区域的气体中诞生出来。
  2.团成员星系的恒星形成性质:利用演化星族合成模型PEGASE(version2.0)和FAST程序,拟合了成员星系的谱能量分布(SED:包括SCUSSu波段、BATC b-p14个波段、WISE的W1和W2两个波段),获得了星系团A401和A399成员星系的恒星形成性质(如尘埃消光、恒星质量、平均年龄、金属丰度、SFR时标等)。结果表明:
  (i)星系的恒星质量随局域面密度的增加呈上升趋势;对于星系团外围区域的成员星系,其包含了较多的尘埃和气体,表现出比较剧烈的恒星形成活动,其恒星形成性质分布较为弥散。相反地,星系团核心区域的星系具有较短的SFR时标、较老的恒星年龄和较高的星际介质金属丰度。
  (ii)通过研究星系团A401和A399的高温核心区域(#C1和#C2)中成员星系的平均恒星年龄和SFR时标的分布函数,发现A401高温核心区域的平均恒星年龄偏小,SFR时标偏长。
  (iii)发现高温区域(#(C1+C2+C3))的平均恒星年龄偏大,SFR时标偏短,这说明低温区域(#(O1+O2+O3))有更大比例的恒星是在较晚的时期形成的。
  (iv)发现外围过渡区域(#(O3+C3))中星系的平均恒星年龄和SFR时标介于两个外围区域#O1和#O2之间,A399的外围区域(#O2)中的成员星系具有最大的平均恒星年龄和最短的SFR时标。
  上述结果支持这两个星系团之间的并合处在初始阶段,正向对方靠近,星系团间的相互作用并没有对这些成员星系中的恒星形成活动产生显著的影响。
[博士论文] 谢海霞
等离子体物理 山东大学 2018(学位年度)
摘要:自1940年代以来,“日冕温度为什么高出光球两个量级”这一问题一直是太阳物理中有待解决的核心难题。冕环是日冕的基本组成单元,直接测量其物理参数(如电子密度、温度、非热速度、磁场强度等)沿冕环的空间分布对日冕加热机制的探索起着重要作用。冕环参数的已有测量要么关注单个或少数几个非完整环,要么仅讨论单个完整环,而且没有同时给出冕环的三维几何结构和磁场信息。从这个意义上说,具有统计意义的完整冕环参数的测量显得相当迫切。本文的第一个工作试图填补这一空缺。
  利用了HINODE/EIS的光谱扫描观测数据研究了50条完整冕环的等离子体物理参数。其中有11条冕环为冷环(温度小于1MK),39条为温环(温度在1MK到2MK之间)。共诊断了以下物理参数:电子密度和温度、填充因子、多普勒速度以及非热速度。在诊断物理参数的过程中,细致考虑了背景减除的效应。首次将光谱诊断和线性无力场外推结合起来,获得了冕环的几何信息以及磁场信息。
  使用线性无力场外推获得冕环的三维结构(包括环长、环高和磁场强度)。所研究的冕环的高度在10到93Mm之间,环长范围为59M至393Mm,其中冷环和温环的环长相当。选择环上信噪比比较好的位置获得垂直环向的切片,并将切片的强度信息进行高斯拟合,并将强度分布的全高半宽作为冕环的宽度。发现所研究的冕环半径在1.1到5.8Mm之间。所有冕环的磁场强度分布都展示了自足点向环顶降低的趋势,并且两个足点的磁场强度并不相等。发现对于大部分冕环来说等离子体密度自两足点到环顶有降低的趋势。同时将观测的密度分布与流体静力学平衡下的理论分布进行了比较,发现大部分的冕环都不符合这一理论预期。使用EM-loci的方法获取冕环的电子温度。选取信噪比较好并且能清晰观测到完整冕环的多条谱线进行EM-loci诊断,结果发现对于大部分冕环来说,温度分布的趋势是很平坦的。冕环的填充因子的范围在0.08到0.89之间,说明这些EIS冕环可能是由多个细丝构成。
  “冕震学”是太阳物理的新兴分支。有别于光谱学诊断这一传统的直接手段,“冕震学”利用波动的成像及光谱测量,结合磁流体波动理论,对太阳大气磁结构内难以直接测量的物理量进行间接推断。在这类物理量中,磁场强度、密度横向不均匀尺度等信息与日冕加热机制息息相关,但其直接测量几乎无法实现。事实上,对光学薄的极紫外辐射而言,成像数据甚至都无法直接给出密度横向剖面该用何种数学形式描述。我们的工作首次尝试将正演与冕震学反演手段结合起来,评判密度剖面数学描述的优劣。
  为此,使用了AIA171(A)波段的成像观测数据,对位于太阳临边以外的一经历横向震荡的活动区环进行研究。首先基于正演思路,对任选的密度横向描述方案计算出AIA171(A)波段冕环辐射强度横向分布的理论预期,而后将理论预期与实测值对比,从而自洽获得该给定描述方案下的密度横向分布信息(主要是环外内密度比和无量纲非均匀尺度)。而后在冕环清晰成像的部分获取了18个切片,并对这些切片的震荡信号进行拟合以获取震荡周期和衰减时间。计入衰减时间-周期比的不确定度,基于震荡衰减来自扭曲模的共振吸收这一工作假设,获取了三种剖面描述方案下密度比与密度非均匀尺度的可能区间。而后将正演手段(它独立于冕震学反演手段)获取的两参数与该区间对比,发现正弦型密度剖面猜测下两种方法的结果相差甚远,而其余两种密度剖面(幂指数型和抛物型)则基本相符。换言之,至少对所研究的这一冕环,正弦型密度剖面的描述方案不够现实。认为,对震荡冕环来说,正演与冕震学反演结果互相校验的方法给出了甄别密度横向剖面描述方案的一种可行手段。
[博士论文] 杜国辉
理论物理 山东大学 2018(学位年度)
摘要:太阳爆发活动是太阳大气中磁场能量的剧烈释放过程,主要包括耀斑和日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection:CME)。耀斑是发生在太阳表面的宽谱瞬时增亮现象。CME是从太阳日冕向外抛射的大团磁化等离子体物质,是最大尺度的太阳爆发现象。耀斑和CME经常一起发生,但二者之间并没有必然的因果关系,目前普遍认为它们是同一物理过程在不同方面的表现。它们会产生或增强从射电、白光、紫外、极紫外直至X射线、γ射线的全波段辐射,加速太阳高能粒子,发射向行星际空间传播的磁化等离子体云,以及产生可作为重要粒子加速场所的磁流体力学激波等。当这些异常的扰动现象传播到地球时,会导致空间灾害性天气的发生,威胁人类各种空间设施与相关活动。
  本论文中主要基于太阳爆发在射电和极紫外两个波段的观测数据,对太阳爆发的表现进行了研究。在第二章考察了CME与日冕射线状结构的相互作用对太阳Ⅱ型射电暴产生的重要作用。在第三章,分析了Ⅱ型暴频带分裂的可能成因。在第四章,通过多温度波段高分辨率的全视角多卫星数据对一个活动区间环的形成过程进行了细致分析。
  许多研究表明CME与其邻近日冕密度结构的相互作用对太阳Ⅱ型射电暴的产生有重要作用,但以往的工作都主要通过对射电频谱数据进行分析而得到这个结论,没有使用射电成像数据。在本文中,利用弓激波模型以及STEREO/EUVI和SOHO/EIT多视角极紫外成像数据,对被认为是产生2010年3月18日太阳Ⅱ型射电暴的激波(EUV波)前沿进行了三维重构,得到了整个激波面在三维空间中的位置信息。同时结合从Nancay射电成像数据中得到的射电源区在天空平面上的二维投影,得到了射电源区的三维空间信息。发现,这个Ⅱ型暴源区刚好落在CME(CME)与其邻近日冕射线状结构的交界处,这为Ⅱ型暴源区位于CME和日冕结构的相互作用区内提供了观测依据。
  发现并定义了频带分裂Ⅱ型射电暴的频谱时移现象。通过对事件遍历找到的2005年5月31日频带分裂太阳Ⅱ型射电暴的研究,发现它分裂的两支并没有严格同时出现和变化,而是高频支比低频支提前出现几秒。这个发现为研究Ⅱ型射电暴频带分裂的物理成因提供了重要的线索和约束,并对上下游理论提出了很大的挑战。这是因为,在上下游理论中,如果在激波传播路径上有可能导致谱形变化的密度结构存在,则低频支源区所在的激波上游会先扫过这个密度结构,然后是高频支源区所在的激波下游扫过。那么这些谱型变化会首先在低频支出现,然后再出现在高频支,这正好与我们的观测结果相反。这表明,被很多人用作理论假设的上下游解释和有可能是错误的。当然在后面的工作中,需要更多高时间分辨率的结果来确认这个结论。
  为进一步寻找和总结Ⅱ型暴频带分裂事件的观测特征,通过遍历RSTN(Radio Solar Telescope Network,operated by the US Air Force)动态频谱数据找到了18个具有良好的频带分裂特征的太阳Ⅱ型射电暴事件。发现这些取自不同太阳活动周、日冕参数相差很大、相关CME速度相差几倍的不同事件,竟拥有相似的分裂特征,以及相对固定的上下两支之间的频率比γ。在这些事件中,有80%的数据的γ分布在1.15到1.25之间。如果仅考虑数据质量更好、测量误差更小的一组,则95%的数据的γ落在这个区间内。而且,无论是事件之间还是单个事件的整个生命周期中,γ都基本保持不变。另外,发现,推导出的源区代理速度和γ之间基本上没有相关性,而这在上下游理论中应该表现为正相关的。最后,重新分析了Vr(s)nak et al.(2002)支持上下游理论的证据,发现其引入过多自由参数,且控制因素并不是分裂带宽,其所用数据几倍的不确定性也不足以支持其结论。因此,我们的这些观测结果和上一个工作一起挑战了上下游理论的正确性。
  活动区间环(Interconnection Loops;ILs)是连接两个不同活动区的大尺度磁场结构,是CME的一个重要来源。它主要分布于太阳赤道附近,与它关联的CME爆发传播在黄道平面上,对地球空间环境可产生重要影响。且因为ILs具有径向磁场分量,故常被认为是太阳发电机过程中的有效组成部分。一般认为活动区间环是通过高日冕(>150-200角秒)中的磁重联而形成的。目前已有几种图景被提出来解释它们在软X射线波段中的增亮过程,例如重联引起的色球蒸发过程导致致密的热等离子体充填到冕环中点亮冕环,足点磁场增大引起阿尔芬波在冕环中的耗散增强从而加热冕环等。然而,关于导致活动区间环形成的重联的细节研究尚未被报告过,新形成冕环如何增亮的机制问题也仍未解决。在本工作中基于在太阳背面的STEREO-A,以及正面的SDO和Hinode的观测数据,追踪了活动区间环形成的整个过程。发现,此活动区间环是通过高日冕处的磁场重联形成的,这个结论与先前其他研究者的结果一致,同时明确指出了在以前的研究中很大程度上被忽略的一点,即冕环在软X射线和极紫外波段的增亮现象是重联点或附近重联的直接加热所导致的,而非由色球蒸发过程所致。
[硕士论文] 胡玉洋
计算机技术 山东大学 2018(学位年度)
摘要:随着天文观测技术及设备的发展与进步,天文学研究进入了大数据时代。海量天文数据如何存储、处理、访问和共享成为一大难题;天文数据本身格式特殊、结构差别较大、种类繁多,而且天文学研究呈全球化趋势,如何对所有的天文数据进行访问并加以利用也变得越来越困难。针对这一系列问题,本文拟设计一套分布式的天文信息检索及管理的原型系统,实现天文数据的存储、处理、访问等,为天文学的研究和应用提供支持。
  本系统提出了虚拟望远镜的概念,即对已有的种类繁多、数量巨大的天文数据进行分类整理、存储、处理以及访问。采用国际天文标准数据格式-VOTable规范,使用锥形检索协议,并对天文文献、天文星表以及天文光谱进行存储、检索及管理。本文主要工作有以下四个方面:
  1、设计仿真的分布式计算机系统,实现天文资源分布式存储、检索及管理机制。
  2、建立一个主控机制,实现分布节点之间的信息通信,并完成统一的数据调用和传输服务。
  3、使用锥形检索和属性检索查询数据,使用VOTable封装数据,并采用异步的方式实现所有星表数据的交互和获取。
  4、实现所有文件管理(上传和下载等)、站点管理、用户信息管理、光谱检索等其他功能,实现一个完整的天文信息管理和检索系统。
  本研究有两个创新点:(1)通过设计虚拟的分布式系统,实现了主控节点与其他节点的通讯控制及数据传输,并实现了基于VOTable规范的透明的天文数据的访问;(2)提出了虚拟望远镜的概念,提供透明的多种异构数据的存储、查询、维护及管理系统,并降低检索操作的难度,提高天文信息的检索效率。
[硕士论文] 赵曰昶
控制工程 山东大学 2018(学位年度)
摘要:太阳射电暴是太阳爆发时大气的能量释放现象,太阳微波爆发表现为太阳辐射强度在微波波段(~GHz)的急剧增加,微波段太阳射电暴携带着太阳爆发过程、高能电子加速以及辐射机制等方面的天文物理信息,并且2.8GHz的射电流量在日冕磁场诊断、高能电子加速机制和太阳耀斑爆发物理等研究中有着重要作用。此外,太阳射电辐射流量与高能粒子的特性、等离子的性质等密切相关。同时,太阳射电流量系统监测对研究太阳长期活动规律、太阳射电预报模型以及太阳射电爆发相关的新型观测技术研究具有重要的作用,因此,太阳射电流量监测系统的研究具有重要的科学意义和应用价值。
  本文通过查阅大量文献以及结合国内外监测系统的研究,确定了特异材料天线、软件无线电、高性能计算机相结合的方案。该方案的系统具有体积小,可扩展性强、可编程的特点。本文设计的太阳射电流量监测系统主要是由特异材料天线、软件无线电板卡、高性能计算机三个部分构成。特异材料天线主要完成对太阳射电信号的接收,软件无线电板卡主要完成数据的采集,然后将板卡采集的数据通过USB3.0上传到计算机,在高性能计算机上完成数据的预处理、自动存储以及实时频谱分析,然后以频谱图、动态频谱图、射电流量曲线图等多种形式显示。同时,为了进一步深入研究,还可以对存储的数据进行离线分析,并将分析的结果以图片方式进行存储,便于后续研究人员查看分析。
  本文根据项目组的实际需要,对2.8GHz太阳射电流量进行观测,设计了太阳射电流量监测系统。本文完成的主要工作包括:针对特异材料天线进行了建模与仿真,并设计制作了天线实物,完成了对特异材料天线的性能测试,并对其进行了优化。同时结合软件无线电的理论与结构模型,针对连续信号频谱分析中存在的问题进行了研究,对离散频谱校正的算法进行了探讨,并通过仿真对比出了优化的算法。基于软件无线电平台进行了频谱分析系统的开发与实现,并对各个模块进行了设计,主要包括板卡通信、数据的采集、数据存储、实时频谱分析、离散频谱分析、动态频谱图的存储等各模块的设计与优化。最终系统经过现场调试以及连续长时间地运行,取得了较好的观测效果,验证了系统的可行性以及可靠性,可以为太阳射电流量观测提供数据支持。
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