The Two Sources of Solar Energetic Particles

Abstract

Evidence for two different physical mechanisms for acceleration of solar energetic particles (SEPs) arose 50 years ago with radio observations of type III bursts, produced by outward streaming electrons, and type II bursts from coronal and interplanetary shock waves. Since that time we have found that the former are related to “impulsive” SEP events from impulsive flares or jets. Here, resonant stochastic acceleration, related to magnetic reconnection involving open field lines, produces not only electrons but 1000-fold enhancements of 3He/4He and of (Z>50)/O. Alternatively, in “gradual” SEP events, shock waves, driven out from the Sun by coronal mass ejections (CMEs), more democratically sample ion abundances that are even used to measure the coronal abundances of the elements. Gradual events produce by far the highest SEP intensities near Earth. Sometimes residual impulsive suprathermal ions contribute to the seed population for shock acceleration, complicating the abundance picture, but this process has now been modeled theoretically. Initially, impulsive events define a point source on the Sun, selectively filling few magnetic flux tubes, while gradual events show extensive acceleration that can fill half of the inner heliosphere, beginning when the shock reaches ∼2 solar radii. Shock acceleration occurs as ions are scattered back and forth across the shock by resonant Alfvén waves amplified by the accelerated protons themselves as they stream away. These waves also can produce a streaming-limited maximum SEP intensity and plateau region upstream of the shock. Behind the shock lies the large expanse of the “reservoir”, a spatially extensive trapped volume of uniform SEP intensities with invariant energy-spectral shapes where overall intensities decrease with time as the enclosing “magnetic bottle” expands adiabatically. These reservoirs now explain the slow intensity decrease that defines gradual events and was once erroneously attributed solely to slow outward diffusion of the particles. At times the reservoir from one event can contribute its abundances and even its spectra as a seed population for acceleration by a second CME-driven shock wave. Confinement of particles to magnetic flux tubes that thread their source early in events is balanced at late times by slow velocity-dependent migration through a tangled network produced by field-line random walk that is probed by SEPs from both impulsive and gradual events and even by anomalous cosmic rays from the outer heliosphere. As a practical consequence, high-energy protons from gradual SEP events can be a significant radiation hazard to astronauts and equipment in space and to the passengers of high-altitude aircraft flying polar routes.

This is a preview of subscription content, access via your institution.

We’re sorry, something doesn't seem to be working properly.

Please try refreshing the page. If that doesn't work, please contact support so we can address the problem.

Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
Fig. 6
Fig. 7
Fig. 8
Fig. 9
Fig. 10
Fig. 11
Fig. 12
Fig. 13
Fig. 14
Fig. 15
Fig. 16
Fig. 17
Fig. 18
Fig. 19
Fig. 20
Fig. 21

References

  1. O. Adriani et al., Astrophys. J. 742, 102A (2011)

    ADS  Article  Google Scholar 

  2. N. Agueda, D. Lario, V. Ontiveros, E. Kilpua, B. Sanahuja, R. Vainio, Sol. Phys. (2012). doi:10.1007/s11207-012-9959-y

    MATH  Google Scholar 

  3. J.D. Anglin, Astrophys. J. 198, 733 (1975)

    ADS  Article  Google Scholar 

  4. M.J. Aschwanden, Space Sci. Rev. 101, 1 (2002)

    ADS  Article  Google Scholar 

  5. W.I. Axford, Proc. 17th Int. Cosmic Ray Conf. Paris 12, 155 (1981)

    Google Scholar 

  6. H.M. Bain, S. Krucker, L. Glesener, R.P. Lin, Astrophys. J. 750, 44 (2012)

    ADS  Article  Google Scholar 

  7. J.L. Barth, C.S. Dyer, E.G. Stassinopoulos, IEEE Trans. Nucl. Sci. 50, 466 (2003)

    ADS  Article  Google Scholar 

  8. M. Battarbee, T. Laitinen, R. Vainio, Astron. Astrophys. 535, A34 (2011)

    ADS  Article  Google Scholar 

  9. A.R. Bell, Mon. Not. R. Astron. Soc. 182, 147 (1978)

    ADS  Google Scholar 

  10. A.O. Benz, Living Rev. Sol. Phys. 5, 1 (2008)

    ADS  Google Scholar 

  11. D.B. Berdichevsky, A. Szabo, R.P. Lepping, A.F. Viñas, F. Mariana, J. Geophys. Res. 105, 27289 (2000)

    ADS  Article  Google Scholar 

  12. D.B. Berdichevsky, D.V. Reames, C.C. Wu, R. Schwenn, R.P. Lepping, R.J. MacDowall, C.J. Farrugia, J.-L. Bougeret, C.K. Ng, A.J. Lazarus, Adv. Space Res. 43, 113 (2009)

    ADS  Article  Google Scholar 

  13. D.L. Bertsch, C.E. Fichtel, D.V. Reames, Astrophys. J. Lett. 157, L53 (1969)

    ADS  Article  Google Scholar 

  14. H.H. Breneman, E.C. Stone, Astrophys. J. Lett. 299, L57 (1985)

    ADS  Article  Google Scholar 

  15. D.A. Bryant, T.L. Cline, U.D. Desai, F.B. McDonald, J. Geophys. Res. 67, 4983 (1962)

    ADS  Article  Google Scholar 

  16. L.F. Burlaga, E. Sittler, F. Mariani, R. Schwenn, J. Geophys. Res. 86, 6673 (1981)

    ADS  Article  Google Scholar 

  17. L. Burlaga, D. Berdichevsky, N. Gopalswamy, R. Lepping, T. Zurbuchen, J. Geophys. Res. 108, 1425 (2003)

    Article  Google Scholar 

  18. E. Caffau, H.-G. Ludwig, M. Steffen, B. Freytag, P. Bonofacio, Sol. Phys. 268, 255–269 (2011)

    ADS  Article  Google Scholar 

  19. H.V. Cane, S.W. Kahler, N.R. Sheeley Jr., J. Geophys. Res. 91, 13321 (1986)

    ADS  Article  Google Scholar 

  20. H.V. Cane, D.V. Reames, T.T. von Rosenvinge, J. Geophys. Res. 93, 9555 (1988)

    ADS  Article  Google Scholar 

  21. H.V. Cane, T.T. von Rosenvinge, C.M.S. Cohen, R.A. Mewaldt, Geophys. Res. Lett. 30(12), 8017 (2003)

    ADS  Article  Google Scholar 

  22. R.C. Carrington, Mon. Not. R. Astron. Soc. 20, 13 (1860)

    ADS  Google Scholar 

  23. E.E. Chollet, J. Giacalone, Astrophys. J. 688, 64 (2011)

    ADS  Article  Google Scholar 

  24. T.L. Cline, F.B. McDonald, Sol. Phys. 5, 507 (1968)

    ADS  Article  Google Scholar 

  25. E.W. Cliver, in High Energy Solar Physics, ed. by R. Ramaty, N. Mandzhavidze, X.-M. Hua. AIP Conf. Proc., vol. 374 (AIP Press, Woodbury, 1996), p. 45

    Google Scholar 

  26. E.W. Cliver, Astrophys. J. 639, 1206 (2006)

    ADS  Article  Google Scholar 

  27. E.W. Cliver, in Proc. IAU Symposium 258, vol. 2008, ed. by N. Gopalswamy, D.F. Webb (2009a), p. 401

    Google Scholar 

  28. E.W. Cliver, Cent. Eur. Astrophys. Bull. 33, 253 (2009b)

    ADS  Google Scholar 

  29. E.W. Cliver, A.G. Ling, Astrophys. J. 658, 1349 (2007)

    ADS  Article  Google Scholar 

  30. E.W. Cliver, S.W. Kahler, M.A. Shea, D.F. Smart, Astrophys. J. 260, 362 (1982)

    ADS  Article  Google Scholar 

  31. E.W. Cliver, D.J. Forrest, H.V. Cane, D.V. Reames, R.E. McGuire, T.T. von Rosenvinge, Astrophys. J. 343, 953 (1989)

    ADS  Article  Google Scholar 

  32. E.W. Cliver, D.F. Webb, R.A. Howard, Sol. Phys. 187, 89 (1999)

    ADS  Article  Google Scholar 

  33. E.W. Cliver, S.W. Kahler, D.V. Reames, Astrophys. J. 605, 902 (2004)

    ADS  Article  Google Scholar 

  34. E.W. Cliver, N.V. Nitta, B.J. Thompson, J. Zhang, Sol. Phys. 225, 105 (2005)

    ADS  Article  Google Scholar 

  35. E.W. Cliver, A.G. Ling, A. Belov, S. Yashiro, Astrophys. J. Lett. 756, L29 (2012)

    ADS  Article  Google Scholar 

  36. C.M.S. Cohan, R.A. Mewaldt, R.A. Leske, A.C. Cummings, E.C. Stone, M.E. Wiedenbeck, T.T. von Rosenvinge, G.M. Mason, Space Sci. Rev. 130, 183 (2007)

    ADS  Article  Google Scholar 

  37. M.A. Coplan, K.W. Ogilvie, P. Bochsler, J. Geiss, Sol. Phys. 93, 415 (1985)

    ADS  Article  Google Scholar 

  38. F.A. Cucinotta, S. Hu, N.A. Schwadron, K. Kozarev, L.W. Townsend, M.-H.Y. Kim, Space Weather 8, S00E09 (2010)

    Article  Google Scholar 

  39. E.I. Daibog, V.G. Stolpovskii, S.W. Kahler, Cosm. Res. 41, 128 (2003)

    ADS  Article  Google Scholar 

  40. R.B. Decker, J. Geophys. Res. 86, 4537 (1981)

    ADS  Article  Google Scholar 

  41. M.I. Desai, G.M. Mason, J.R. Dwyer, J.E. Mazur, R.E. Gold, S.M. Krimigis, C.W. Smith, R.M. Skoug, Astrophys. J. 588, 1149 (2003)

    ADS  Article  Google Scholar 

  42. M.I. Desai, G.M. Mason, M.E. Wiedenbeck, C.M.S. Cohen, J.E. Mazur, J.R. Dwyer, R.E. Gold, S.M. Krimigis, Q. Hu, C.W. Smith, R.M. Skoug, Astrophys. J. 661, 1156 (2004)

    ADS  Article  Google Scholar 

  43. M.I. Desai, G.M. Mason, R.E. Gold, S.M. Krimigis, C.M.S. Cohen, R.A. Mewaldt, J.E. Mazur, J.R. Dwyer, Astrophys. J. 649, 740 (2006)

    ADS  Article  Google Scholar 

  44. M. Desai, M. Dayeh, C. Smith, G. Mason, M. Lee, Physics of the Heliosphere: A 10 Year Retrospective. AIP Conf. Proc., vol. 1436 (2012), p. 110

    Google Scholar 

  45. W.F. Dietrich, Astrophys. J. 180, 955 (1973)

    ADS  Article  Google Scholar 

  46. R. DiFabio, Z. Guo, E. Möbius, B. Klecker, H. Kucharek, G.M. Mason, M. Popecki, Astrophys. J. 687, 623 (2008)

    ADS  Article  Google Scholar 

  47. J.F. Drake, M. Swizdak, Space Sci. Rev. (2012). doi:10.1007/s11214-012-9903-3

    MATH  Google Scholar 

  48. J.F. Drake, P.A. Cassak, M.A. Shay, M. Swisdak, E. Quataert, Astrophys. J. Lett. 700, L16 (2009)

    ADS  Article  Google Scholar 

  49. W. Dröge, R. Muller-Mellin, E.W. Cliver, Proc. 22nd Int. Cosmic-Ray Conf. (Dublin) 3, 300 (1991)

    Google Scholar 

  50. D. Ellison, R. Ramaty, Astrophys. J. 298, 400 (1985)

    ADS  Article  Google Scholar 

  51. C.E. Fichtel, D.E. Guss, Phys. Rev. Lett. 6, 495 (1961)

    ADS  Article  Google Scholar 

  52. L.A. Fisk, Astrophys. J. 224, 1048 (1978)

    ADS  Article  Google Scholar 

  53. A. Fludra, J.T. Schmelz, Astron. Astrophys. 348, 286 (1999)

    ADS  Google Scholar 

  54. S.E. Forbush, Phys. Rev. 70, 771 (1946)

    ADS  Article  Google Scholar 

  55. U. Ganse, P. Kilian, R. Vainio, F. Spanier, Sol. Phys. 280, 551 (2012)

    ADS  Article  Google Scholar 

  56. T.L. Garrard, E.C. Stone, R.E. Vogt, in Proc. Symposium on High Energy Phenomena on the Sun, NASA SP-342, ed. by R. Ramaty, R.G. Stone (1973), p. 341

    Google Scholar 

  57. G. Gloeckler, J. Geiss, Space Sci. Rev. 130, 139 (2007)

    ADS  Article  Google Scholar 

  58. N. Gopalswamy, A. Lara, M.L. Kaiser, M.L. Bougeret, J. Geophys. Res. 106, 25261 (2001)

    ADS  Article  Google Scholar 

  59. N. Gopalswamy, S. Yashiro, G. Michalek, M.L. Kaiser, R.A. Howard, D.V. Reames, R. Leske, T. von Rosenvinge, Astrophys. J. Lett. 572, L103 (2002)

    ADS  Article  Google Scholar 

  60. N. Gopalswamy, S. Yashiro, S. Krucker, G. Stenborg, R.A. Howard, J. Geophys. Res. 109, A12105 (2004)

    ADS  Article  Google Scholar 

  61. N. Gopalswamy, H. Xie, S. Yashiro, I. Usoskin, Proc. 29th Int. Cosmic Ray Conf. (Pune) 1, 169 (2005)

    Google Scholar 

  62. N. Gopalswamy, H. Xie, S. Yashiro, S. Akiyama, P. Mälekä, I.G. Usoskin, Space Sci. Rev. (2012). doi:10.1007/s11214-012-9890-4

    Google Scholar 

  63. J.T. Gosling, J. Geophys. Res. 98, 18937 (1993)

    ADS  Article  Google Scholar 

  64. J.T. Gosling, E. Hildner, R.M. MacQueen, R.H. Munro, A.I. Poland, C.L. Ross, J. Geophys. Res. 79, 4581 (1974)

    ADS  Article  Google Scholar 

  65. J.T. Gosling, J.R. Asbridge, S.J. Bame, W.C. Feldman, R.D. Zwickl, G. Paschmann, N. Sckopke, R.J. Hynds, J. Geophys. Res. 86, 547 (1981)

    ADS  Article  Google Scholar 

  66. J.T. Gosling, D.N. Baker, S.J. Bame, W.C. Feldman, R.D. Zwickl, J. Geophys. Res. 92, 8519 (1987)

    ADS  Article  Google Scholar 

  67. J. Heyvaerts, E. Priest, D.M. Rust, Sol. Phys. 53, 255 (1977)

    ADS  Article  Google Scholar 

  68. K.C. Hsieh, J.A. Simpson, Astrophys. J. Lett. 162, L191 (1970)

    ADS  Article  Google Scholar 

  69. H.S. Hudson, Eos Trans. AGU 76(41), 405 (1995)

    ADS  Article  Google Scholar 

  70. H. Hudson, J. Ryan, Annu. Rev. Astron. Astrophys. 33, 239 (1995)

    ADS  Article  Google Scholar 

  71. G.J. Hurford, R.A. Mewaldt, E.C. Stone, R.E. Vogt, Astrophys. J. Lett. 201, L95 (1975)

    ADS  Article  Google Scholar 

  72. J.R. Jokipii, E.N. Parker, Astrophys. J. 155, 777 (1969)

    ADS  Article  Google Scholar 

  73. F.C. Jones, D.E. Ellison, Space Sci. Rev. 58, 259 (1991)

    ADS  Article  Google Scholar 

  74. S.W. Kahler, Annu. Rev. Astron. Astrophys. 30, 113 (1992)

    ADS  Article  Google Scholar 

  75. S.W. Kahler, Astrophys. J. 428, 837 (1994)

    ADS  Article  Google Scholar 

  76. S.W. Kahler, J. Geophys. Res. 106, 20947 (2001)

    ADS  Article  Google Scholar 

  77. S.W. Kahler, Space Sci. Rev. 129, 359 (2007)

    ADS  Article  Google Scholar 

  78. S.W. Kahler, E. Hildner, M.A.I. van Hollebeke, Sol. Phys. 57, 429 (1978)

    ADS  Article  Google Scholar 

  79. S.W. Kahler, N.R. Sheeley, R.A. Howard Jr., M.J. Koomen, D.J. Michels, R.E. McGuire, T.T. von Rosenvinge, D.V. Reames, J. Geophys. Res. 89, 9683 (1984)

    ADS  Article  Google Scholar 

  80. S.W. Kahler, E.W. Cliver, H.V. Cane, R.E. McGuire, R.G. Stone, N.R. Sheeley Jr., Astrophys. J. 302, 504 (1986)

    ADS  Article  Google Scholar 

  81. S.W. Kahler, R.P. Lin, D.V. Reames, R.G. Stone, M. Liggett, Sol. Phys. 107, 385 (1987)

    ADS  Article  Google Scholar 

  82. S.W. Kahler, D.V. Reames, N.R. Sheeley Jr., Astrophys. J. 562, 558 (2001)

    ADS  Article  Google Scholar 

  83. S.W. Kahler, A.J. Tylka, D.V. Reames, Astrophys. J. 701, 561 (2009)

    ADS  Article  Google Scholar 

  84. S.W. Kahler, D.K. Haggerty, I.D. Richardson, Astrophys. J. 736, 106 (2011a)

    ADS  Article  Google Scholar 

  85. S.W. Kahler, S. Krucker, A. Szabo, J. Geophys. Res. 116, A01104 (2011b)

    ADS  Article  Google Scholar 

  86. S.W. Kahler, E.W. Cliver, A.J. Tylka, W.F. Dietrich, Space Sci. Rev. (2011c). doi:10.1007/s11214-011-9768-x

    Google Scholar 

  87. C.F. Kennel, F.V. Coroniti, F.L. Scarf, W.A. Livesey, C.T. Russel, E.J. Smith, K.-P. Wenzel, M. Scholer, J. Geophys. Res. 91(11), 917 (1986)

    Google Scholar 

  88. K. Knizhnik, M. Swizdak, J.F. Drake, Astrophys. J. Lett. 743, L35 (2011)

    ADS  Article  Google Scholar 

  89. W. Krittinatham, D. Ruffolo, Astrophys. J. 704, 831 (2009)

    ADS  Article  Google Scholar 

  90. M. Kundu, Solar Radio Astronomy (Wiley, New York, 1965)

    Google Scholar 

  91. X. Landi, U. Feldman, G. Doschek, Astrophys. J. 659, 743 (2007)

    ADS  Article  Google Scholar 

  92. D. Lario, in Proc. 12 th Solar Wind Conf. AIP Conf. Proc., vol. 1216 (2010), p. 625

    Google Scholar 

  93. D. Lario, R.B. Decker, Geophys. Res. Lett. 29, 101393 (2002)

    ADS  Article  Google Scholar 

  94. D. Lario, A. Aran, R.B. Decker, Space Weather 6, S12001 (2008)

    ADS  Article  Google Scholar 

  95. D. Lario, A. Aran, R.B. Decker, Sol. Phys. 260, 407 (2009)

    ADS  Article  Google Scholar 

  96. M.A. Lee, J. Geophys. Res. 88, 6109 (1983)

    ADS  Article  Google Scholar 

  97. M.A. Lee, in Coronal Mass Ejections, ed. by N. Crooker, J.A. Jocelyn, J. Feynman. Geophys. Monograph, vol. 99 (AGU, Washington, 1997), p. 227

    Google Scholar 

  98. M.A. Lee, Astrophys. J. Suppl. 158, 38 (2005)

    ADS  Article  Google Scholar 

  99. R.A. Leske, J.R. Cummings, R.A. Mewaldt, E.C. Stone, T.T. von Rosenvinge, Astrophys. J. Lett. 452, L149 (1995)

    ADS  Article  Google Scholar 

  100. R.A. Leske, R.A. Mewaldt, C.M.S. Cohen, A.C. Cummings, E.C. Stone, M.E. Wiedenbeck, T.T. von Rosenvinge, Space Sci. Rev. 130, 195 (2007)

    ADS  Article  Google Scholar 

  101. G. Li, R. Moore, R.A. Mewaldt, L. Zhao, A.W. Labrador, Space Sci. Rev. 171, 141 (2012)

    ADS  Article  Google Scholar 

  102. R.P. Lin, Sol. Phys. 12, 266 (1970a)

    ADS  Article  Google Scholar 

  103. R.P. Lin, Sol. Phys. 15, 453 (1970b)

    ADS  Article  Google Scholar 

  104. R.P. Lin, Space Sci. Rev. 16, 189 (1974)

    ADS  Article  Google Scholar 

  105. S. Liu, V. Petrosian, G.M. Mason, Astrophys. J. Lett. 613, L81 (2004)

    ADS  Article  Google Scholar 

  106. S. Liu, V. Petrosian, G.M. Mason, Astrophys. J. 636, 462 (2006)

    ADS  Article  Google Scholar 

  107. Y. Liu, J.G. Luhmann, S.D. Bale, R.P. Lin, Astrophys. J. 691, L151 (2009)

    ADS  Article  Google Scholar 

  108. K. Lodders, H. Palme, H.P. Gail, Abundances of the Elements in the Solar System, in Landolt-Börnstein, ed. by J.E. Trümper. New Series, vol. VI/4B (Springer, Berlin, 2009), pp. 560–630. Chap. 4.4

    Google Scholar 

  109. J.L. Lovell, M.L. Duldig, J.E. Humble, J. Geophys. Res. 103, 23,733 (1998)

    ADS  Article  Google Scholar 

  110. A. Luhn, B. Klecker, D. Hovestadt, E. Möbius, Astrophys. J. 317, 951 (1987)

    ADS  Article  Google Scholar 

  111. N. Mandzhavidze, R. Ramaty, B. Kozlovsky, Astrophys. J. 518, 918 (1999)

    ADS  Article  Google Scholar 

  112. G. Mann, H. Aurass, A. Klassen, C. Estel, B.J. Thompson, in Plasma Dynamics and Diagnostics in the Solar Transition Region and Corona, ESA SP-446, ed. by J.-C. Vial, B. Kaldeich-Schurmann (ESA, Noordwijk, 1999), p. 477

    Google Scholar 

  113. G. Mann, A. Klassen, H. Aurass, H.T. Classen, Astron. Astrophys. 400, 329 (2003)

    ADS  Article  Google Scholar 

  114. G.M. Mason, G. Gloeckler, D. Hovestadt, Astrophys. J. 280, 902 (1984)

    ADS  Article  Google Scholar 

  115. G.M. Mason, D.V. Reames, B. Klecker, D. Hovestadt, T.T. von Rosenvinge, Astrophys. J. 303, 849 (1986)

    ADS  Article  Google Scholar 

  116. G.M. Mason, C.K. Ng, B. Klecker, G. Green, Astrophys. J. 339, 529 (1989)

    ADS  Article  Google Scholar 

  117. G.M. Mason, J.E. Mazur, M.D. Looper, R.A. Mewaldt, Astrophys. J. 452, 901 (1995)

    ADS  Article  Google Scholar 

  118. G.M. Mason, J.E. Mazur, J.R. Dwyer, Astrophys. J. Lett. 525, L133 (1999)

    ADS  Article  Google Scholar 

  119. G.M. Mason et al., Astrophys. J. 574, 1039 (2002)

    ADS  Article  Google Scholar 

  120. G.M. Mason, J.E. Mazur, J.R. Dwyer, J.R. Jokippi, R.E. Gold, S.M. Krimigis, Astrophys. J. 606, 555 (2004)

    ADS  Article  Google Scholar 

  121. J.E. Mazur, G.M. Mason, J.R. Dwyer, J. Giacalone, J.R. Jokipii, E.C. Stone, Astrophys. J. 532, L79 (2000)

    ADS  Article  Google Scholar 

  122. K.G. McCracken, G.A.M. Dreschoff, E.J. Zeller, D.F. Smart, M.A. Shea, J. Geophys. Res. 106, 21585 (2001a)

    ADS  Article  Google Scholar 

  123. K.G. McCracken, G.A.M. Dreschoff, D.F. Smart, M.A. Shea, J. Geophys. Res. 106, 21599 (2001b)

    ADS  Article  Google Scholar 

  124. R.B. McKibben, J. Geophys. Res. 77, 3957 (1972)

    ADS  Article  Google Scholar 

  125. D.B. Melrose, Plasma Astrophysics, vol. 1 (Gordon and Breach, New York, 1980)

    Google Scholar 

  126. D.B. Melrose, M.H. Pope, Proc. Astron. Soc. Aust. 10, 222 (1993)

    ADS  Google Scholar 

  127. R.A. Mewaldt, R.A. Leske, E.C. Stone, A.F. Barghouty, A.W. Labrador, C.M.S. Cohen, A.C. Cummings, A.J. Davis, T.T. von Rosenvinge, M.E. Wiedenbeck, Astrophys. J. Lett. 693, L11 (2009)

    ADS  Article  Google Scholar 

  128. R.A. Mewaldt, M.D. Looper, C.M.S. Cohen, D.K. Haggerty, A.W. Labrador, R.A. Leske, G.M. Mason, J.E. Mazur, T.T. von Rosenvinge, Space Sci. Rev. (2012). doi:10.1007/s11214-012-9884-2

    Google Scholar 

  129. J.P. Meyer, Astrophys. J. Suppl. 57, 151 (1985)

    ADS  Article  Google Scholar 

  130. J.A. Miller, Eos Trans. AGU 76(41), 401 (1995)

    ADS  Article  Google Scholar 

  131. J.A. Miller, Space Sci. Rev. 86, 79 (1998)

    ADS  Article  Google Scholar 

  132. R. Mueller-Mellin, K. Roehrs, G. Wibberenz, in The sun and the heliosphere in three dimensions. Proc. 19th ESLAB Symp., Les Diablerets, Switzerland (D. Reidel Publ., Dordrecht, 1986), p. 349

    Google Scholar 

  133. R.J. Murphy, R. Ramaty, B. Kozlovsky, D.V. Reames, Astrophys. J. 371, 793 (1991)

    ADS  Article  Google Scholar 

  134. C.K. Ng, D.V. Reames, Astrophys. J. 424, 1032 (1994)

    ADS  Article  Google Scholar 

  135. C.K. Ng, D.V. Reames, Astrophys. J. Lett. 686, L123 (2008)

    ADS  Article  Google Scholar 

  136. C.K. Ng, D.V. Reames, A.J. Tylka, Astrophys. J. 591, 461 (2003)

    ADS  Article  Google Scholar 

  137. C.K. Ng, D.V. Reames, A.J. Tylka, in Physics of the Heliosphere: A 10 Year Retrospective. AIP Conf. Proc., vol. 1436 (2012), p. 212. doi:10.1063/1.4723610

    Google Scholar 

  138. N.V. Nitta, D.V. Reames, M.L. DeRosa, S. Yashiro, N. Gopalswamy, Astrophys. J. 650, 438 (2006)

    ADS  Article  Google Scholar 

  139. R. Pallavicini, S. Serio, G.S. Vaiana, Astrophys. J. 216, 108 (1977)

    ADS  Article  Google Scholar 

  140. I.D. Palmer, Rev. Geophys. Space Phys. 20, 335 (1982)

    ADS  Article  Google Scholar 

  141. M.A. Popecki, E. Möbius, B. Klecker, A.B. Galvin, L.M. Kistler, A.T. Bogdanov, Adv. Space Res. 30(1), 33 (2002)

    ADS  Article  Google Scholar 

  142. A. Posner, S. Geutersloh, B. Heber, O. Rother, Space Weather 7, 5001 (2009)

    ADS  Article  Google Scholar 

  143. R. Ramaty, R.J. Murphy, Space Sci. Rev. 45, 213 (1987)

    ADS  Article  Google Scholar 

  144. R. Ramaty et al., in Solar Flares, ed. by P.A. Sturrock (Colorado Associated Univ. Press, Boulder, 1980), p. 117

    Google Scholar 

  145. R. Ramaty, N. Mandzhavidze, B. Kozlovsky, R.J. Murphy, Astrophys. J. Lett. 455, L193 (1995)

    ADS  Article  Google Scholar 

  146. D.V. Reames, Astrophys. J. Lett. 330, L71 (1988)

    ADS  Article  Google Scholar 

  147. D.V. Reames, Astrophys. J. Lett. 358, L63 (1990a)

    ADS  Article  Google Scholar 

  148. D.V. Reames, Astrophys. J. Suppl. 73, 235 (1990b)

    ADS  Article  Google Scholar 

  149. D.V. Reames, Adv. Space Res. 15(7), 41 (1995a)

    ADS  Article  Google Scholar 

  150. D.V. Reames, Eos Trans. AGU 76(41), 401 (1995b)

    ADS  Article  Google Scholar 

  151. D.V. Reames, Space Sci. Rev. 85, 327 (1998)

    ADS  Article  Google Scholar 

  152. D.V. Reames, Space Sci. Rev. 90, 413 (1999)

    ADS  Article  Google Scholar 

  153. D.V. Reames, Astrophys. J. Lett. 540, L111 (2000)

    ADS  Article  Google Scholar 

  154. D.V. Reames, Astrophys. J. Lett. 571, L63 (2002)

    ADS  Article  Google Scholar 

  155. D.V. Reames, Astrophys. J. 693, 812 (2009a)

    ADS  Article  Google Scholar 

  156. D.V. Reames, Astrophys. J. 706, 844 (2009b)

    ADS  Article  Google Scholar 

  157. D.V. Reames, Sol. Phys. 265, 187 (2010)

    ADS  Article  Google Scholar 

  158. D.V. Reames, Astrophys. J. 757, 93 (2012)

    ADS  Article  Google Scholar 

  159. D.V. Reames, N. Lal, Astrophys. J. 723, 550 (2010)

    ADS  Article  Google Scholar 

  160. D.V. Reames, C.K. Ng, Astrophys. J. 504, 1002 (1998)

    ADS  Article  Google Scholar 

  161. D.V. Reames, C.K. Ng, Astrophys. J. Lett. 577, L59 (2002)

    ADS  Article  Google Scholar 

  162. D.V. Reames, C.K. Ng, Astrophys. J. 610, 510 (2004)

    ADS  Article  Google Scholar 

  163. D.V. Reames, C.K. Ng, Astrophys. J. 723, 1286 (2010)

    ADS  Article  Google Scholar 

  164. D.V. Reames, R.G. Stone, Astrophys. J. 308, 902 (1986)

    ADS  Article  Google Scholar 

  165. D.V. Reames, T.T. von Rosenvinge, R.P. Lin, Astrophys. J. 292, 716 (1985)

    ADS  Article  Google Scholar 

  166. D.V. Reames, B.R. Dennis, R.G. Stone, R.P. Lin, Astrophys. J. 327, 998 (1988)

    ADS  Article  Google Scholar 

  167. D.V. Reames, J.P. Meyer, T.T. von Rosenvinge, Astrophys. J. Suppl. 90, 649 (1994)

    ADS  Article  Google Scholar 

  168. D.V. Reames, L.M. Barbier, C.K. Ng, Astrophys. J. 466, 473 (1996)

    ADS  Article  Google Scholar 

  169. D.V. Reames, L.M. Barbier, T.T. von Rosenvinge, G.M. Mason, J.E. Mazur, J.R. Dwyer, Astrophys. J. 483, 515 (1997a)

    ADS  Article  Google Scholar 

  170. D.V. Reames, S.W. Kahler, C.K. Ng, Astrophys. J. 491, 414 (1997b)

    ADS  Article  Google Scholar 

  171. D.V. Reames, C.K. Ng, A.J. Tylka, Astrophys. J. Lett. 531, L83 (2000)

    ADS  Article  Google Scholar 

  172. D.V. Reames, A.J. Tylka, C.K. Ng, in Space Tech. and Appl. Intern. Forum, ed. by M.S. El-Genk. AIP Conf. Proc., vol. 552 (2001), p. 1185

    Google Scholar 

  173. D.V. Reames, S.W. Kahler, A.J. Tylka, Astrophys. J. Lett. 700, L196 (2009)

    ADS  Article  Google Scholar 

  174. D.V. Reames, C.K. Ng, A.J. Tylka, Sol. Phys. (2012). doi:10.1007/s11207-012-0038-1

    Google Scholar 

  175. R.C. Reedy, in Solar Drivers of Interplanetary and Terrestrial Disturbances, vol. 95, ed. by K.S. Balasubramanian, S.L. Keil, R.N. Smartt (Astron Soc. of the Pacific, San Francisco, 1996), p. 429

    Google Scholar 

  176. R.C. Reedy, in 37 th Ann. Lunar Planet. Sci. Conf., Lunar and Planetary Tech. Inst. Tech Rept, vol. 37, ed. by S. Mackwell, E. Stansbery (2006), p. 1419

    Google Scholar 

  177. R.C. Reedy, in 43 rd Ann. Lunar Planet. Sci. Conf., Lunar and Planetary Tech. Inst. Tech Rept, vol. 43 (2012), p. 1285

    Google Scholar 

  178. E.C. Roelof, R.E. Gold, G.M. Simnett, S.J. Tappin, T.P. Armstrong, L.J. Lanzerotti, Geophys. Res. Lett. 19, 1243 (1992)

    ADS  Article  Google Scholar 

  179. I. Roth, M. Temerin, Astrophys. J. 477, 940 (1997)

    ADS  Article  Google Scholar 

  180. A.P. Rouillard et al., Astrophys. J. 737, 7 (2011)

    ADS  Article  Google Scholar 

  181. A.P. Rouillard et al., Astrophys. J. 752, 44 (2012)

    ADS  Article  Google Scholar 

  182. J.M. Ryan, Space Sci. Rev. 93, 581 (2000)

    ADS  Article  Google Scholar 

  183. A. Sáiz, P. Evenson, D. Ruffolo, J.W. Bieber, Astrophys. J. 626, 1131 (2005)

    ADS  Article  Google Scholar 

  184. A. Sandroos, R. Vainio, Astrophys. J. 662, L127 (2007)

    ADS  Article  Google Scholar 

  185. A. Sandroos, R. Vainio, Astron. Astrophys. 507, L21 (2009)

    ADS  Article  Google Scholar 

  186. J.T. Schmelz, D.V. Reames, R. von Steiger, S. Basu, Astrophys. J. 755, 33 (2012)

    ADS  Article  Google Scholar 

  187. C.J. Schrijver et al., J. Geophys. Res. 117, A08173 (2012)

    Article  Google Scholar 

  188. A.T. Serlemitsos, V.K. Balasubrahmanyan, Astrophys. J. 198, 195 (1975)

    ADS  Article  Google Scholar 

  189. N.R. Sheeley Jr. et al., Sol. Phys. 45, 377 (1975)

    ADS  Article  Google Scholar 

  190. K. Shibata et al., Publ. Astron. Soc. Jpn. 44, L173 (1992)

    ADS  Google Scholar 

  191. M. Shimojo, K. Shibata, Astrophys. J. 542, 1100 (2000)

    ADS  Article  Google Scholar 

  192. S. Shodhan, N.S. Crooker, S.W. Kahler, R.J. Fritzenreiter, D.E. Larson, R.P. Lepping, G.L. Siscoe, J.T. Gosling, J. Geophys. Res. 105, 27261 (2000)

    ADS  Article  Google Scholar 

  193. P.L. Slocum et al., Astrophys. J. 594, 592 (2003)

    ADS  Article  Google Scholar 

  194. T.H. Stix, Waves in Plasmas (AIP, New York, 1992)

    Google Scholar 

  195. L.C. Tan, G.M. Mason, G. Gloeckler, F.M. Ipavich, J. Geophys. Res. 94, 6554 (1989)

    ADS  Article  Google Scholar 

  196. L.C. Tan, D.V. Reames, C.K. Ng, Astrophys. J. 678, 1471 (2008)

    ADS  Article  Google Scholar 

  197. L.C. Tan, D.V. Reames, C.K. Ng, O. Saloniemi, L. Wang, Astrophys. J. 701, 1753 (2009)

    ADS  Article  Google Scholar 

  198. L.C. Tan, D.V. Reames, C.K. Ng, X. Shao, L. Wang, Astrophys. J. 728, 133 (2011)

    ADS  Article  Google Scholar 

  199. L.C. Tan, O.E. Malandraki, D.V. Reames, C.K. Ng, L. Wang, G. Dorrian, Astrophys. J. 750, 146 (2012)

    ADS  Article  Google Scholar 

  200. L.C. Tan, O.E. Malandraki, D.V. Reames, C.K. Ng, L. Wang, I. Patsou, A. Papaioannou, Astrophys. J. (2013, submitted)

  201. M. Temerin, I. Roth, Astrophys. J. Lett. 391, L105 (1992)

    ADS  Article  Google Scholar 

  202. T. Terasawa, M. Oka, K. Nakata, K. Keika, M. Nosé, R.W. McEntire, Y. Saito, T. Mukai, Adv. Space Res. 37, 1408 (2006)

    ADS  Article  Google Scholar 

  203. G. Thejappa, R.J. MacDowall, M. Bergamo, K. Papadopoulos, Astrophys. J. Lett. 747, L1 (2012)

    ADS  Article  Google Scholar 

  204. R. Tousey, in Space Research XIII, ed. by M.J. Rycroft, S.K. Runcorn (Academie-Verlag, Berlin, 1973), p. 173

    Google Scholar 

  205. B.T. Tsurutani, W.D. Gonzalez, Planet. Space Sci. 35, 405 (1987)

    ADS  Article  Google Scholar 

  206. A.J. Tylka, J. Geophys. Res. 106, 25333 (2001)

    ADS  Article  Google Scholar 

  207. A.J. Tylka, M.A. Lee, Astrophys. J. 646, 1319 (2006)

    ADS  Article  Google Scholar 

  208. A.J. Tylka, P.R. Boberg, J.H. Adams, L.P. Beahm Jr., W.F. Dietrich, T. Kleis, Astrophys. J. 444, L109 (1995)

    ADS  Article  Google Scholar 

  209. A.J. Tylka, P.R. Boberg, R.E. McGuire, C.K. Ng, D.V. Reames, in AIP Conf. Proc. 528, Acceleration and Transport of Energetic Particles Observed in the Heliosphere, ed. by R.A. Mewaldt, J.R. Jokipii, M.A. Lee, E. Möbius, T.H. Zurbuchen (AIP, Melville, 2000), p. 147

    Google Scholar 

  210. A.J. Tylka, C.M.S. Cohen, W.F. Deitrich, C.G. Maclennan, R.E. McGuire, C.K. Ng, D.V. Reames, Astrophys. J. Lett. 558, L59 (2001)

    ADS  Article  Google Scholar 

  211. A.J. Tylka et al., in Proc. 28th Int. Cosmic Ray Conf. (2003), p. 3305

    Google Scholar 

  212. A.J. Tylka, C.M.S. Cohen, W.F. Dietrich, M.A. Lee, C.G. Maclennan, R.A. Mewaldt, C.K. Ng, D.V. Reames, Astrophys. J. 625, 474 (2005)

    ADS  Article  Google Scholar 

  213. A.J. Tylka, C.M.S. Cohen, W.F. Dietrich, M.A. Lee, C.G. Maclennan, R.A. Mewaldt, C.K. Ng, D.V. Reames, Astrophys. J. Suppl. 164, 536 (2006)

    ADS  Article  Google Scholar 

  214. A.J. Tylka, O.E. Malandraki, G. Dorrian, Y.-K. Ko, R.G. Marsden, C.K. Ng, C. Tranquille, Sol. Phys. 172 (2012). doi:10.1007/s11207-012-0064-z

  215. R. Vainio, T. Laitinen, Astrophys. J. 658, 622 (2007)

    ADS  Article  Google Scholar 

  216. R. Vainio, T. Laitinen, J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 70, 467 (2008)

    ADS  Article  Google Scholar 

  217. J.A. Van Allen, S.M. Krimigis, J. Geophys. Res. 70, 5737 (1965)

    ADS  Article  Google Scholar 

  218. W.T. Vestrand, D.J. Forrest, Astrophys. J. Lett. 409, L69 (1993)

    ADS  Article  Google Scholar 

  219. W.T. Vestrand, G.H. Share, R.J. Murphy, D.J. Forrest, E. Rieger, E.L. Chupp, G. Kanbach, Astrophys. J. Suppl. 120, 409 (1999)

    ADS  Article  Google Scholar 

  220. A.F. Viñas, M.L. Goldstein, M.H. Acuña, J. Geophys. Res. 89, 3762 (1984)

    ADS  Article  Google Scholar 

  221. R. von Steiger, N.A. Schwadron, L.A. Fisk, J. Geiss, G. Gloeckler, S. Hefti, B. Wilken, R.F. Wimmer-Schweingruber, T.H. Zurbuchen, J. Geophys. Res. 105, 27217 (2000)

    ADS  Article  Google Scholar 

  222. B. Vršnak, J. Magdalenić, H. Aurass, G. Mann, Astron. Astrophys. 396, 673 (2002)

    ADS  Article  Google Scholar 

  223. Y.-M. Wang, M. Pick, G.M. Mason, Astrophys. J. 639, 495 (2006)

    ADS  Article  Google Scholar 

  224. D.F. Webb, R.A. Howard, J. Geophys. Res. 99, 4201 (1994)

    ADS  Article  Google Scholar 

  225. G. Wibberenz, Proc. 16th Intern. Cosmic Ray Conf. (Kyoto) 14, 234 (1979)

    Google Scholar 

  226. M.E. Wiedenbeck, G.M. Mason, C.M.S. Cohen, N.V. Nitta, R. Gomez-Herrero, D.K. Haggerty, Proc. 32nd Intern. Cosmic Ray Conf. (Beijing) 10, 206 (2011)

    Google Scholar 

  227. J.P. Wild, S.F. Smerd, A.A. Weiss, Annu. Rev. Astron. Astrophys. 1, 291 (1963)

    ADS  Article  Google Scholar 

  228. E.W. Wolff, M. Bigler, M.A.J. Curran, J.E. Dibb, M.M. Frey, M. Legrand, J.R. McConnell, Geophys. Res. Lett. 39, L08503 (2012)

    ADS  Article  Google Scholar 

  229. M.A. Xapsos, C. Stauffer, T. Jordan, J.L. Barth, R.A. Mewaldt, IEEE Trans. Nucl. Sci. 54, 1985 (2007)

    ADS  Article  Google Scholar 

  230. G.P. Zank, W.K.M. Rice, C.C. Wu, J. Geophys. Res. 105, 25079 (2000)

    ADS  Article  Google Scholar 

  231. G.P. Zank, G. Li, V. Florinski, Q. Hu, D. Lario, C.W. Smith, J. Geophys. Res. 111, A06108 (2006)

    ADS  Article  Google Scholar 

  232. G.P. Zank, G. Li, O. Verkhoglyadova, Space Sci. Rev. 130, 255 (2007)

    ADS  Article  Google Scholar 

  233. G. Zhang, L.F. Burlaga, J. Geophys. Res. 93, 2511 (1988)

    ADS  Article  Google Scholar 

Download references

Acknowledgements

This manuscript is based on a lecture given by the author upon receipt the 2012 George Ellery Hale Prize from the Solar Physics Division of the American Astronomical Society. It was funded, in part, by NASA grant NNX08AQ02G. The author thanks Ed Cliver, Steve Kahler, Frank McDonald, Chee Ng, Lun Tan, and Allan Tylka for their helpful comments and for discussions relating to this manuscript.

Author information

Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Donald V. Reames.

Rights and permissions

Reprints and Permissions

About this article

Cite this article

Reames, D.V. The Two Sources of Solar Energetic Particles. Space Sci Rev 175, 53–92 (2013). https://doi.org/10.1007/s11214-013-9958-9

Download citation

Keywords

  • Solar energetic particles
  • Shock waves
  • Coronal mass ejections
  • Solar flares