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行星际磁场对极尖区位形的统计研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 背景知识介绍

1.1.1 太阳风

1.1.2 磁层

1.2 极尖区研究现状

1.2.1 极尖区的发现

1.2.2 极尖区的观测

1.2.3 极尖区模型

1.2.4 极尖区统计工作进展

1.3 研究意义

1.4 本文研究内容与安排

第二章 Cluster卫星和极尖区穿越

2.1 Cluster卫星及其数据简介

2.2 数据预处理

2.3 极尖区穿越事件个例分析

2.4 极尖区穿越判断依据

2.5 极尖区穿越数据

第三章 极尖区统计事件分析与讨论

3.1 IMF Bx对极尖区的影响

3.2 IMF By对极尖区的影响

3.3 IMF Bz对极尖区的影响

3.4 本章小结

第四章 总结与展望

4.1 本文工作总结

4.2 本文创新点

4.3 未来工作展望

参考文献

个人简介

致谢

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摘要

太阳风-磁层-电离层耦合过程是空间天气领域中,人们较为关注的方向之一,也是研究成果较多的领域。在这个耦合过程中,极尖区是磁力线开放的区域,在太阳风-磁层-电离层能量耦合和粒子输运过程中起着重要作用。极尖区的特殊位型维持着高密度的磁场滞留粒子,保持太阳风动压与地球磁场磁压之间的平衡。 本文围绕行星际磁场对极尖区位形的影响展开了一系列的研究工作。首先,利用Cluster卫星,对数据进行处理,根据极尖区穿越判断依据,通过磁场的减小、粒子的能谱特征、低能量和密度突增突减以及粒子的状态分析,并结合T96模型判断出极尖区穿越的位置,共找到2001-2010年期间的616个极尖区穿越事件,数据点高度范围在3-10Re之间。其中,北半球有364个极尖区穿越点和南半球有252个穿越点。在此基础上,对穿越事件进行了个例分析以及统计研究。 结果发现,(1)当行星际磁场为北向时,随着行星际磁场Bx分量负向的增大,极尖区的磁不变纬度向高纬方向(极区)移动;当行星际磁场为南向时,随着Bx负向增大,极尖区的磁不变纬度向低纬度方向(赤道)有不显著的移动。此外,随着行星际磁场锥角(cone angle>90°)的增大,极尖区也随之向高纬移动;(2)行星际Bx正向增大时,极尖区并没有明显移动;(3)行星际Bx分量对极尖区的影响在南半球较为显著,在北半球没有明显规律性;当行星际Bz南向时,随着By的负向增大,极尖区在北半球向晨侧移动,而在南半球则向昏侧移动;当Bz南向增加时,南北半球两个极尖区的磁不变纬度都向赤道方向移动,但北向Bz时几乎没有移动。

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