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第十五届全国日地空间物理学研讨会

第十五届全国日地空间物理学研讨会

  • 召开年：2013
  • 召开地：武当山
  • 出版时间： 2013-06-09

主办单位：中国空间科学学会

会议文集：第十五届全国日地空间物理学研讨会论文集

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  • 摘要：The wave-particle interaction is an important candidate for the energy coupling between the inner magnetosphere and ionosphere in plasmaspheric plumes. In this report, we show our recent progress in wave-particle interaction and precipitating energetic ions/electrons in plasmaspheric plumes with conjugate observations of satellites and ground-based instruments. A direct proof has been shown that electromagnetic ion cyclotron (EMIC) waves can be generated in the plasmaspheric plume and scatter RC ions to cause subauroral proton arcs. Both EMIC waves and extremely low frequency (ELF) hiss were simultaneously observed in the plasmaspheric plume. In the region where the EMIC waves were observed, the pitch angle distribution of ions becomes more isotropic, likely due to the pitch angle scattering by the EMIC waves. It is shown that the ELF hiss and EMIC waves are spatially separated: the ELF hiss is located in the vicinity of the electron density peak within the plume while the EMIC waves are detected in the outer boundary of the plume because of the different propagation characteristics of the ELF hiss and EMIC waves. As a result, the peak of precipitating electron flux was equatorward to that of precipitating proton flux at ionospheric altitudes. In addition, we have also presented characteristic of precipitating ring current (RC) ions/electrons and precipitating radiation belt electrons associated with wave-particle interactions in the plasmaspheric plume.
  • 摘要：由于月球没有内禀磁场,所以行星际磁场和地球磁尾磁场几乎不受扰动地穿过月球的内部.当外磁场出现阶跃变化时,变化的外磁场在月球内部电介质中感应出感应电场,进而产生感生电流,感生电流产生了与外磁场变化方向相反的感生磁场,从而使月表磁场的变化要明显滞后于空间磁场的变化.利用月表磁场探测结合空间磁场探测,就可以反演月球的内部结构.本文假设月球内部为均匀介质,利用变化的空间磁场,正演计算月基磁场探测的结果.并据此描绘月基探测磁场对此变化的响应曲线.
  • 摘要：活动区边缘的日冕谱线经常呈现出多普勒蓝移的特征.这一特征的一种可能解释是物质外流.但是以前由于缺乏对边缘区域的快速光谱扫描观测,无法分析边缘区域的动态演化特征,也无法认识边缘区域的物质加热和外流的过程.本文用EIS/Hinode对某一活动区边缘的重复扫描的观测数据,对多条不同温度谱线的多普勒速度和强度的时空变化特征进行分析.研究发现:(1)低温谱线的“微暗化”现象,即多普勒蓝移的微弱增加伴随强度的微弱减少.这说明低温物质处在外流的过程,导致辐射源位置的密度减少;(2)高温谱线的“微亮化”伴随低温谱线的“微暗化”,即低温谱线强度减小伴随着高温谱线强度增加.这说明物质在外流途中经过了加热过程.(3)对于Loop的两足点观测发现其强度有负相关性,这有可能是Loop的两足之间的物质移动或慢磁声驻波的振荡.通过本文的研究,增进了对于活动区边缘的物理过程的认识.
  • 摘要：内磁层中的超低频波作为辐射带能量电子加速的机制之一,一直是磁层物理研究的热点.等离子体层顶处的密度梯度可能对内磁层中超低频波的产生和传播产生重要的影响.本文利用THEMIS卫星的观测数据,研究等离子体层顶附近的超低频波性质.通过事例研究,发现等离子体层边界层中,漂移弹跳共振激发了很强的极向模的超低频波,该波动为二次谐波,其存在的位置跟当地的等离子体密度有密切的关系.通过统计分析,发现Pc4和Pc5波段的超低频波强度分布与等离子体层顶附近的密度的位置紧密相关.该研究进一步说明等离子体层边界层的等离子体密度分布是控制该区域超低频波激发的一个关键因素.
  • 摘要：间歇是流体湍流的基本特性。湍流的能量串级强度不是空间均匀分布的,而是集中在一些相关结构处。流体湍流的这一性质也在太阳风湍流中存在。此外,太阳风湍流还有其特殊的性质,就是各向异性。太阳风中的磁场为太阳风湍流提供了一个特殊的方向,从而导致湍流的各向异性。这两个现象都分别得到研究,但是两者的联系是不清楚的。本文用小波方法分析了WIND数据,发现湍流的各向异性是由间歇分布的各向异性导致的,如果把间歇结构从湍流场中除去,就得到各向同性的湍流,其速度场功率谱密度斜率为-5/3,符合K41理论。现有的关于磁流体湍流的理论,如临界平衡理论,动力协调理论(dynamic alignment)等都不能解释这一结果。基于这一新的现象,本文建立一个新的理论框架,用来研究太阳风湍流现象。
  • 摘要：At present there are two main competing ideas concerning how turbulence works to heat the solar wind. One is based on the cyclotron resonance between ions and high frequency waves generated by a parallel cascade, the other on the interaction of solar wind species with reflection-driven turbulence where the cascade proceeds in the perpendicular direction. Both scenarios can yield model parameters that agree with a large number of observations obtained at the previous solar minimum, hence making it difficult to tell which mechanism works better. In this contribution we demonstrate that in addition to the absolute values of wind parameters measured at a given solar minimum, the relative changes from one minimum to another can help to achieve this objective. To this end, we compute a grid of multifluid solar wind models where we employ the two primary competing ideas for solar wind heating. In each group of models, we construct solutions using magnetic field parameters appropriate for either the 23-24 or the 22-23 minimum. The differences in the obtained wind parameters from one minimum to the other are then compared with the in situ measurements, thereby helping us identify which mechanism performs better.
  • 摘要：本文利用试验粒子方法研究了在考虑等离子体湍动的情况下带电粒子在准垂直激波中的加速,在计算中,采用组合模型来拟合等离子体湍动.计算结果表明,在存在等离子体湍动的情况下,粒子可横越背景磁场运动,从而被激波反射的上游粒子在到达下游后可被等离子体湍动散射回到上游,并再次被激波反射并加速,这样的过程可重复很多次,因而粒子可被加速到很高的能量.本文还研究了激波角,粒子的初始能量和等离子体湍动的强度,以及相干长度和两种湍动组份强度比与加速粒子的能谱之间的关系.
  • 摘要：合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种利用微波进行感知的主动传感器,是微波遥感设备中发展最迅速和最有成效的传感器之一,它能提供感兴趣区域高分辨率的二维图像,具有全天时全天候成像的特点.高分辨SAR数据在军用和民用方面都有重要的作用.在军事侦察中,通常要获得多个目标的攻击能力、防御能力、威胁程度等信息以确定优先打击目标,这就必须获取目标的细节信息以实现目标的分类、识别和判读.在民用方面,基于SAR图像的测绘和导航等方面都需要高分辨SAR数据来确保一定的精度,此外,在自然灾害中高分辨SAR图像可以发挥灾害监测及灾情评估等作用.
  • 摘要：本文提出了基于STK/MATLAB的LEO/GPS电离层掩星事件的仿真方法.首先介绍了LEO/GPS电离层掩星事件的原理和掩星事件发生的条件,然后给出了利用STK/MATLAB进行掩星事件仿真的方法和流程,最后给出了一个仿真实例.
  • 摘要：本文首先对利用星载三频信标与GNSS掩星接收机探测电离层的目的和优势进行了介绍,在此基础上对两者的工作原理和探测方法进行了介绍,最后给出了验证结果,证明将这两种方法应用于电离层探测可以获取电离层的电子密度等信息,大大提高了电离层监测的能力,为地震预报提供了信息.
  • 摘要：极区电离层平均电子含量(mean Polar Electron Content:mPEC)是指纬度大于60°的高纬地区的平均电子含量。本文利用太阳活动低年2007-2010四年的COSMIC掩星数据,分析了不同季节极区mPEC的UT变化,结果表明:在地理纬度-地方时坐标系下,南极各季节的mPEC都有明显的UT变化,他们的最大值和最小值分别在～5UT和～16UT取得;首次发现北极mPEC亦存在UT变化,特别是在冬季比较明显:mPEC随UT的变化强度(相对值)在南北极都是各自的冬季最大(分别为0.25和0.07),且南极的UT变化明显强于同季节的北极。与此同时再考察mPEC在修正磁纬-磁地方时坐标系中的UT变化有可能评估极区电离层几种主要驱动源的相对重要性。在mPEC所表征的极区电离层中，太阳光致电离的作用是主要的，在南极占60-70%，在北极的冬季占75%，其他季节占87%;极区等离了体对流及粒了沉降对电子含量的作用在南极相对较突出，约是太阳辐射的50%左右，夏季可达67%;在北极则是冬季较明显，但也仅为太阳辐射的33%，其他季节不足太阳辐射的15%。这些特征主要是由于地磁轴与地理轴的偏离所致。造成南极的UT效应较北极要大则是由于地磁与地理轴的偏离程度在南极要大于北极。
  • 摘要：日地空间物理需要解释的重要现象是太阳风加热,太阳风湍流串级加热被认为是最可能的机制.但是,相应串级加热的具体物理过程并不清楚.流体湍流理论认为湍流的能量串级不是空间均匀的,而是集中在间歇结构上.虽然人们对太阳风湍流的间歇现象早有讨论,可是人们对其结构的特性和加热机制了解很少.本文通过分析WIND磁场和等离子数据,发现太阳风湍流的间歇结构分布是各向异性的.垂直磁场方向变化的间歇结构数目大且强度高,平行磁场方向变化的间歇结构数目小且强度低.垂直结构伴随明显太阳风温度升高,而平行结构不伴随太阳风温度变化.对多项等离子体参数的分析表明,间歇垂直结构符合磁洞和电流片结构,有磁重联的特征.本文给出的新观测结果将推进太阳风湍流加热过程的研究,并为MHD湍流间歇结构的研究,特别是2-D湍流模型的研究,提供了新的观测依据.
  • 摘要：利用北极黄河站的三波段全天空成像仪的高分辨率的地面极光观测数据,结合南北极SuperDARN雷达网以及ACE卫星的联合观测,研究发生在2004年01月03日08:10-08:45UT时间段内的极区电离层日侧对流爆发事件.随着行星际磁场(IMF)由北向跳转为南向,南北极的SuperDARN雷达网几乎同时观测到爆发性的极区电离层对流结构,于此同时观测到日侧极光赤道向边界向低纬快速运动,随后出现周期性的极向运动极光结构(PMAFs),而电离层对流结构也表现出脉动特征,平均间隔时间为8分钟,这些结果表明它们是由发生在日侧磁层顶的脉动重联(FTEs)造成的.
  • 摘要：电离层作为日地空间环境的关键区域,其空间天气变化历来是学界关注的热点,而低纬电离层由于在灾害天气下表现得更为极致,加之我国上空也处于中低纬,研究之有更多的意义和价值。众多研究中,电离层空间天气(特别是低纬电离层暴)特征的描述也是国际电离层学术界关心而未解决的重要问题。本文选取了南美秘鲁的一个低纬单站Jicamarca(12.0°S,76.8°W),用全球的Dst指数选出了1995-2006共12年间(一个太阳周期)的292次地磁暴(Dstmin＜-50nT),采用Jicamarca台站的foF2数据得到最大电子浓度(NmF2)分析统计了磁暴期间电离层暴的性质和特征。通过暴时和27天静日滑动中值数据的相关对比，参照相关文献提出了自己的暴定义标准和电离层暴分类标准，对有电离层数据的243次电离层暴进行计算及正负暴种分类，并且根据年份、季节月份以及Dst强度等进行不同角度的统计和对比，进而分析讨论了电离层暴对太阳活动周期、季节、磁暴强度等的依赖特性。
  • 摘要：利用CHAMP和GRACE等卫星的热层大气以及电离层数据,结合三维电离层热层全球耦合数值模拟,研究超级磁暴期间研究超级磁暴期间电离层热层响应。主相期间热层大气与电离层响应强烈,在恢复期间该系统也呈现出诸多新特点。发现,超级磁暴期间低热层的冷却率大大增加,热层温度和密度在6-8小时内就恢复到平静期的水平,该时间尺度远比以前报道的磁暴期间热层大气的恢复时间要短。另外,本文报道磁暴恢复相期间热层大气不仅仅只恢复到平静期水平,而是大气温度或密度持续降到平静期更低的水平。这是首次报道的‘热层过冷却'现象,由磁暴期间增加的NO气体冷却率需要较长时间恢复而导致。同时,该报告比较了超级磁暴期间的电离层响应特征。
  • 摘要：在F层高度上,考虑到粒子间的相互碰撞,离子和中性气体在温度上的变化特点通常被认为一致。本文利用位于Millstone(42.5°N,71.5°W)的法布罗陀干涉仪(FPI)与非相干散射雷达(ISR),研究了夏季以及冬季Millstone地区夜间F层高度上的离子温度和中性气体温度变化异同。研究发现离子与中性气体的夜间温度有明显的季节变化。在冬季夜间,离子和中性气体温度共同呈现后半夜增温现象,其增温一般发生在地方时3-4点,并且增温幅度在30-90K之间。而在夏季,只有中性气体出现后半夜增温,而离子温度没有明显的夜间增温现象。本文初步的研究认为,中低纬度夜间增温(MTM)现象向高维地区传播是导致冬夏两季中性气体后半夜增温的主要原因。
  • 摘要：电离层电子浓度总含量(TEC)是电离层最为重要的参数之一。利用GPS信标对电离层和等离子体层的电子浓度含量进行探测,具有覆盖范围广,观测实时性强,时空分辨率高等优点。近年来随着多个低轨卫星(LEO)的升空,LEO上搭载的GPS双频接收机提供的斜向TEC观测量为探测空间TEC提供了一种新的手段。在实际应用中需解决的问题是如何将沿电磁波信号路径上的TEC转换为垂直方向上的TEC.本文基于电离层-等离子体层模型对LEO高度以上的电子浓度分布进行分析,发现等离子体层的电子浓度含量可占信号路径上的TEC的50％以上。本文结合两种不同的等效高度计算方法对映射函数的时空分布特点进行描述,得出了LEO-GPS与地基GPS TEC观测量换算时映射函数的差异,并提出了对LEO轨道高度上映射函数修正的建议。
  • 摘要：起源于太阳的行星际磁场由于赤道面附近存在电流片,使得行星际磁场成双地分成若干区域,且在同一个区域中磁场极性相同,而在相邻的区域中磁场极性相反,从而形成扇形结构。不同的太阳风扇形极性对应不同行星际磁场,特别是在春秋分附近不同扇形的行星际磁场By分量产生的附加的GSM Bz分量明显不同,而夏冬季节不明显,所以电离层热层对不同扇形结构的响应表现强烈的季节依赖。本研究将利用1967-2007年的行星际磁场数据、热层密度数据定量分析太阳风扇形结构对高层大气的影响。
  • 摘要：电离层回波的高频多普勒探测是观测研究电离层扰动的一种重要方法.该论文在电离层数字测高仪CADI中采用编码脉冲控制和相位测量分析方法设计和实现了一种新的电离层扰动观测模式.实验观测结果表明,在电离层数字测高仪上新开发的扰动观测模式能够实时获得高精度的多普勒频高图,并且也能够实时获得电离层扰动速度的时间和空间变化曲线,而这些参量在电离层扰动观测中具有非常重要的价值.在电离层数字测高仪中这种新的观测模式应用开辟了一种使用常规观测设备探测更多有关电离层扰动信息的有效途径.
  • 摘要：由于背景电离层关于磁赤道存在南北不对称,可能对赤道电离层中的等离子体不稳定性过程产生影响,进而影响电离层不规则结构和闪烁的发生。本文利用通量管积分方法,对磁南北半球分别沿磁力线积分,研究背景电离层电子密度和Pedersen电导率的南-北半球不对称特征。并进一步研究背景电离层不对称以及中性风场和磁偏角随经度的变化对广义Rayleigh-Taylor不稳定性(R-T)和电离层不规则结构生成和发展的影响。结果表明，积分电子密度N和积分Pedersen电导率∑F以及F区积分电导率∑FP与E区和F区积分电导率之和∑E+FP的比值∑FP/∑E+FP均表现出半球不对称特征，它们的半球不对称强度随季节和太阳活动的变化规律与实验观测的不规则结构和闪烁活动的变化规律存在联系。通量管积分广义R-T不稳定性线性增长率也存在显著的半球不对称，南北半球不对称的中性风场是导致电离层不规则结构呈南北分布不对称的重要因素;随经度变化的中性风场和磁偏角对瑞利-泰勒不稳定性的经度变化有重要影响，它们可能是导致不规则结构出现率经度变化的主要控制因素。
  • 摘要：利用东亚地区日本的Okinawa,Yamagawa,Kokubunji,和Wakkanai四个测高仪台站的电离层F2层临界频率(foF2)的数据考察中低纬电离层夜间增强现象的统计特性.统计结果显示:四个台站都有子夜前峰和子夜后峰的出现,并且这两个峰出现的概率有明显的季节变化和太阳活动变化.其中子夜前峰在夏季出现概率大于冬季,而子夜后峰出现概率为冬季大于夏季.夜间峰值出现的时间也有明显的季节变化,子夜前峰和子夜后峰的变化规律相类似,都表现为冬季晚于夏季.夜间峰值出现的概率与太阳活动变化呈负相关,不论子夜前峰还是子夜后峰出现的概率都随太阳活动增强而减小.冬季、春秋分和夏季三个季节夜间峰值出现概率与太阳活动变化的相关性研究表明，各个季节的相关系数不同，其中冬季的相关性最大。分析结果表明对于中纬地区，夜间增强主要由等离了体层向下的等离了体注入和中性风共同作用影响;而低纬地区尤其是赤道异常区则更多受到地磁场与电场相互作用影响。
  • 摘要：本文基于两颗跟飞的GRACE卫星载GPS信标测量数据,利用相对TEC之差的层析算法,反演得到500-3000 km高度上中纬槽的二维空间分布及其变化。利用CHAMP和DMSP-F15等离子体密度的实地测量数据验证了CT结果,表明本文的结果是可靠的。对2005年5月强磁暴期间120°W-160°W经度扇区的反演表明,1.中纬槽结构在大约1500km左右依然清晰可见;2.中高纬度等离子体层经常出现一些大尺度密度耗空结构;此外,3.中纬槽极小所在纬度与地磁活动性呈显著负相关,且磁暴恢复相期间,中纬槽在纬度方向出现较大扩展。
  • 摘要：本文利用欧洲非相干散射雷达EISCAT Svalbard Radar(ESR)沿当地磁力线的顶部电离层探测数据,依据α-Chapman电离层模式,获得了一种计算HmF2的新的有效算法。通过对大量观测结果的分析表明,该算法适用于F2层峰值高度至峰高以上300公里的高度范围。对1997至2008年间的极区HmF2进行统计特性的分析后发现,HmF2会随地方时的改变而起伏变化,在HmF2在磁静日(Kp≤2)的上午和下午分别达到极大值和极小值;本文对磁静日的HmF2进行了拟合,建立了磁静日的极区HmF2随当地时的变化公式。极区HmF2同样会随着季节的变化而发生相应地改变:HmF2在夏季一般要高于其他季节;在春季和秋季,除太阳活动低年外,HmF2一般具有相同的变化趋势;冬季,HmF2在太阳活动低年的磁静日介于春秋两季之间;而在太阳活动中年和高年,HmF2略低于春秋两季。
  • 摘要：极光亚暴是地球空间最基本的能量输入、耦合和耗散的过程,近年来一直是极区研究的核心问题之一。中国北极黄河站,位于北纬78°55′、东经11°56′的挪威斯匹次卑尔根群岛的新奥尔松。2010年11月,武汉大学激光通信实验室在此安装了一台自主研制的全天空法布里—珀罗干涉仪(FPI)并开始进行正常观测,国内首次获得极光亚暴期间的观测数据。根据多普勒频移和谱线的多普勒增宽机制,可以由干涉图像反演出低热层大气中性风场。本文首先简要介绍了极光亚暴以及2012年越冬期间的观测情况,然后选取了两个极光亚暴事件,利用采集到的557.7nm的极光干涉图,对此期间的热层大气中性风场进行初步研究,并据此讨论极光亚暴期间地磁活动变化的情况。文中分析了极光亚暴发生前后的观测区域的中高层大气风场变化情况,对这些活动现象进行的细致分析,有助于对极区中高层大气进行深入探讨。
  • 摘要：本文介绍了一台同时探测地球上空94km处的大气风速和温度的地基气辉成像干涉仪样机——GBAⅡ(Ground based airglow imaging interferometer)的设计研制过程及初步观测结果。描述了广角Michelson干涉仪“四强度”测风法与F-P干涉滤光片的“转动谱线测温法”结合的探测原理;提出了一种新型的更具实用性的大空气隙广角Michelson干涉仪,通过视场展宽的计算,优化出以中国常见牌号H-K9L的光学玻璃为材料的实体干涉仪,根据仪器特点选取了夜间气辉发射的O2(0-1)带谱线作为探测光源,并根据谱线选定中心波长867.79nm半高宽0.28nm的窄带干涉滤光片;提出使用反射式液晶LCoS(liquid crystal on silicon)空间调制器的纯相位调制来实现无动镜的“四强度”步进扫描;设计了GBAⅡ的光学系统,并利用光学设计软件CodeⅤ对子系统和整体系统分别进行了优化;研究了GBAⅡ的正演模型、定标测试方法及数据反演算法。
  • 摘要：本文首先介绍了一种星载摆臂式空心角镜干涉仪在轨探测原理和工作模式.干涉仪对振动环境非常敏感,本文根据星上的环境特点,分析了微振动环境对干涉仪信号的影响,仿真结果表明随着振动量级增大,光谱图上的鬼线幅值明显增大;另外,延迟匹配精度对探测精度具有重要影响,且延迟匹配误差越大,产生的鬼线幅值越大.
  • 摘要：利用2003-2008年期间GRACE和CHAMP卫星加速度计测量的热层大气密度数据,分析了在地磁宁静条件下(Ap＜10)的热层大气质量密度的背景分布特征.对这些密度数据进行日平均处理,以去掉大气潮汐波产生的经度和纬度分布效应.我们发现热层的日平均质量密度有很强的经度变化,日平均质量密度的经度分布主要出现在两个半球的高纬地区,并且,热层大气密度的峰值总是出现在地磁极附近.在两半球冬至前后的几个月中,该结构最为显著,并且密度较大的区域能够扩展的低纬地区甚至能够扩展到另一个半球.研究表明，焦耳加热和粒了加热是引起日平均密度发生经度变化的主要原因。探测结果还表明南北半球的日平均密度的经度分布结构存在显著地南北半球不对称性，南半球的热层大气背景密度具有更为强烈的经度分布。这主要是由于南北地磁极位置的差异造成的。此外，太阳活动高年和低年对热层密度的经度结构具有显著地调制作用。同时，本文也探讨了热层大气密度的经度分布结构与大气迁移和非迁移潮汐之间产生非线性相互作用，并产生新的非迁移潮汐波的物理机制。
  • 摘要：高空大气温度与风场探测对研究全球性空间动力学和日-地耦合机制具有重要作用。80-350km高度区域是太阳风活动对地球大气影响的相互作用关键段,该区域的观测与研究,对了解全球性空间动力学和日地耦合机制具有重要的科学意义。法布里-珀罗干涉仪(FPI)根据其高精细的光谱分辨率和条纹精细度,以及可调控的自由光谱范围(FSR),能够通过分析接收光的干涉环反演计算出一定高度大气层的风场和温度。国内对高空大气风场的探测主要基于地基探测,且已取得一定成果,但是对于星载探测技术还是空白。本文基于对星载FPI的仿真,利用阿贝尔反演FPI在观测检索高度谱域,得到了中性风场和温度的垂直廓线。将反演结果与HWM07和Nrlmsis00经验模型进行了对比。最后,结合我国现阶段观测技术的发展情况及空间探测的战略需要,发展我国星载空间环境探测仪的可行性。
  • 摘要：临近空间环境的变化具有很强的区域性,同时大气中的各种波动(大气重力波、潮汐波和行星波)在临近空间中传播、饱和和破碎,使临近空间环境特性表现更为复杂。对不同地区的临近空间环境进行探测,有助于掌握其变化规律。中国科学院国家空间科学中心廊坊站具有可重部署的激光雷达、被动光学和无线电雷达等临近空间环境先进探测设备,为在不同地点开展观测提供了条件。中国科学院国家空间科学中心利用廊坊站的先进探测设备,先后组织了2010年度和2011年度的临近空间环境野外科学考察试验活动,获得了大量的临近空间环境科学观测数据,并开展了临近空间环境预测活动,取得了丰富的研究成果。本文主要介绍这2次野外科学考察活动的基本情况。
  • 摘要：通过比较Arecibo观测站(18.3_N,66.75_W)激光雷达共体积观测的该区域上空中间层钠原子层和铁原子层数据,发现这两种金属原子的时变特征在各个高度上都具有高度的相关性:在层的顶部和底部区域是正相关,在二者中间区域呈现出负相关.本文援引了动力学作用来解释钠层和铁层之间的这种特殊关系.研究表明,观测到的两种金属层之间的关系可以根据各层对于大气波动的响应来进行合理解释.
  • 摘要：利用11年(2002-2013)SABER温度观测数据,本文详细研究了50°S-50°N,20-110km高度范围大气温度的长期趋势。为了更准确的得到大气温度的长期趋势,本文先对不同纬度和高度上逐日纬向平均温度做了去除潮汐扰动的处理,而后以谱分析结果为基础,从残量温度中去除了主要的季节和年际间变化。对去除了潮汐扰动、季节和年际间变化的逐日纬向平均温度做线性回归分析,可同时得到温度长期趋势和大气温度对11年太阳周期活动的响应。主要结果如下,1)低热层大气在这11年间整体呈现出变暖的趋势;2)不同纬度温度的长期趋势在高度变化上表现出很强的交替性;3)热带以外地区,平流层和中间层温度的长期趋势存在南、北半球反对称的关系。此外,从提取的大气温度对11年太阳活动周期的响应来看,在某些纬度和高度,该响应并不一定与11年太阳周期活动同步,这表明温度的十年尺度振荡可能还存在其它的驱动源。
  • 摘要：电离层中存在不规则结构,会导致穿越电离层的无线电信号振幅、相位和偏振方向的快速随机起伏,即电离层闪烁.电离层闪烁不仅反映了电离层中不规则结构及其变化的物理特性,而且可能导致通信误码和信号畸变,从而影响卫星导航精度和通信畅通.随着全球范围导航和通信系统对空间平台的依赖日益增长,电离层闪烁的监测预警研究显现出越来越重要的应用价值.本文阐述了赤道电离层闪烁的产生机理,总结了电离层闪烁的常用指数和模型,进一步介绍了国内外电离层闪烁监测系统,包括美国SCINDA地面监测系统和C/NOFS电离层闪烁监测卫星.
  • 摘要：本文通过Cluster卫星观测到的一个准平行激波的观测事例,研究了激波上游的低频等离子体波动和被激波加速的能量离子之间的关系.结果表明,在激波上游的等离子体的波峰之间离子的能通量较高,这表明这些离子可被激波上游的非线性波动捕获并加速,这和最近的模拟结果相符.
  • 摘要：The current sheet(CS)like structure events have been recognized as the effect of intermittency, discontinuity, and turbulence in the solar wind. In order to understand the evolution of CS structure in the solar wind, it is necessary to study how the occurrence rate of CS depend on the solar wind speed for different types of solar wind. Non-transient solar wind, the coronal hole solar wind (CHW) and non-coronal hole solar wind (NCHW), can be classified by considering the solar wind composition, like Oxygen charge state O^{7+}/O^{6+} ratio. CS events with large shear angle may relate to the intrinsic structure of solar wind and they may originate at the Sun. We find that the CS occurrence rate depends on solar wind speed, in a different manner in the CHW wind and the NCHW wind. Such differences of occurrence rate associated with solar wind speed suggests those CS structures may be corresponding the CS to different origins on Sun. In our study，each individual current sheet event could be determined and studied in the separated solar wind sources. The evolution of CS structure is investigated based on the relationship between the solar wind speed and CS occurrence rate.
  • 摘要：Energetic electron fluxes (18 keV-21 MeV) observed by the MIMI/LEMMS instrument on the Cassini mission during 2004 to 2008 are analyzed. We consider all 101 orbits and we select portions of the orbits that lie within 0.5 RS of the magnetic equatorial plane, where RS is Saturn's radius. We determine the average electron differential flux and integral flux at specified L-shells in the range 4:5
  • 摘要：SDO(Solar Dynamics Observatory)卫星的发射大大提高了太阳观测的精度,通过分析SDO卫星的数据,可以对太阳表面的快速活动进行细致的观测分析。本文研究了2012年10月20日至22日一个双层日珥的扰动直至爆发的演化过程,对其中的扰动以及最后日珥物质爆发的结构和形态进行了详细的分析。同时结合STEREO卫星的数据进行辅助观测,研究了日珥爆发的能量演化以及动力学过程。
  • 摘要：本文对有力磁场的重构进行了尝试.太阳日冕通常处于磁流体静力学平衡状态.通过引入半真实的大气模型,不断的松弛MHD方程组来获得平衡态.本文选取了一个磁流管浮现的模型来测试此方法.结果表明该方法在重构有力场时比优化方法外推和势场外推更加准确.下一步的工作是将此方法运用到SDO数据处理上.
  • 摘要：本文研究了在快磁声波驱动下外辐射带相对论电子相空间密度(PSD)随时间演化的规律。本文求解了路径平均的投掷角扩散系数、动量扩散系数和交叉扩散系数,并且发现这几种扩散系数大体都分布在投掷角为50°～70°的范围内。正因为扩散系数的分布具有这样的特征,对二维扩散方程进行数值求解的结果显示,1MeV或更高能量的电子相空间密度的显著增长主要局限在该投掷角范围内。该研究表明快磁声波在较高的投掷角范围内能够有效地对相对论电子(能量大于1MeV)起到加速作用。此外,在数值模拟中对比了忽略交叉扩散项和包含交叉扩散项的两种情形,结果表明忽略交叉扩散项有可能会对电子PSD的计算带来一定的误差,通常表现为使得电子相空间密度的增长被高估,这说明交叉扩散项也能对快磁声波驱动的电子相空间密度的时间演化起到重要作用。
  • 摘要：结合ACE卫星(Advanced Composition Explorer)对行星际日冕物质抛射事件(InterplanetaryCoronal Mass Ejection,ICME)的实地观测数据、和CDAW(Coordinated Data Analysis Workshops)基于SOHO卫星(SOlar and Heliospheric Observation)的LASCO(Large Angle SpectrometricCOronagraph)图像人工识别的CME事件列表,本文对比讨论了自动识别CME事件的CACTus(Computer Aided CME Tracking)、SEEDS(Solar Eruptive Event Detection System)和ARTEMIS(Automatic Recognition of Transient Events and Marseille Inventory from Synoptic Maps)这三种方法在识别朝向地球的CME事件和提取这类CME参数的效果。其中,提取的CME参数包括CME首次出现的时间、投影主传播方向、投影角宽度和投影速度。
  • 摘要：首先指出“月亮到哪个位置,那个位置应有高潮” 对月球引潮论提出质疑;其次通过卫星探测地球磁场资料分析,提出了一个新的潮汐成因理论,认为地球潮汐是太阳风包压地球磁场,地球物质分子中或等离子体内的磁感线协同流体物质与外磁场发生共振而产生的.月球没有引潮力,但它可遮挡吹向地球的太阳风,影响太阳风对地球的潮汐.
  • 摘要：本文通过THEMIS卫星的观测,研究了行星际激波和磁层的相互作用.分析了由激波压缩产生且沿着磁层顶运动的涡旋,并将其与Sibeck的模型作了对比.本文还在磁尾等离子体片中央(y=0)处看到了地向流增强的现象,有些不能用重联增强来解释.全球MHD模拟再现了大部分观测到的特征.基于上述观测和模拟,探讨了其产生机制.
  • 摘要：磁层阿尔芬波在极光的形成中扮演重要的角色,其色散效应可以用来解释极光小尺度结构.目前已经有较多的理论和二维模拟工作,对磁层阿尔芬波的特性进行研究.但是在三维磁层阿尔芬波模拟方面,还没有相关的工作.本文构建偶极场磁层非结构网格,使用有限元方法,模拟磁层阿尔芬波场线共振的形成过程,并与二维的模拟结果进行对比.
  • 摘要：本文主要介绍了基于探空火箭的有效载荷朗缪尔探针，及相关主要探测结果。该探测载荷为我国自主研发，填补了我国在电离层就位探测领域的空白。目前为止，已成功进行了两次探空火箭的探测:即子午工程首枚探空火箭caoll年5月7日在中国海南成功发射)和“空间环境垂直探测试验”第一发探空火箭(2013年4月5日在中国海南成功发射)。
  • 摘要：本文采用传播角高斯分布,考虑了n为0到±5阶的共振贡献,分析了传播角θ(X =tanθ)对L=4.5处向阳侧和背阳侧合声波驱动电子的扩散系数的影响,发现了正阶扩散系数一般均小于同阶负阶扩散系数。两种典型能量0.1和1.0MeV的电子扩散系数在投掷角αe＞10°时一般随峰值XM增大而减小。对于向阳侧,随M X每增大3,电子扩散系数减小5倍左右(0.1MeV)和10倍左右(1.0MeV);对于背阳侧,随着峰值每增大3,扩散系数减小10倍左右(0.1MeV)和15倍左右(1.0MeV).在αe＜10°时,扩散系数随着M X的值增大3而增大0.1到1倍左右。本文结果表明波的传播角对合声波与外辐射带电子的回旋共振起着重要作用。
  • 摘要：已有的斜向电离图的仿真方法,一般都是在忽略地球磁场和电离层水平梯度的情况下,对电离层剖面进行拟合(如QPS拟合),使得射线参量存在解析表达式.这种方法的缺点是精度太低,且无法考虑O波和X波的磁分裂现象.本文使用数值射线追踪技术,配合高效的点对点搜索算法,对斜向电离图的一跳描迹进行仿真.数值射线追踪是对常用的Haselgrove方程数值积分,输入射线起射方向得到射线传播路径.斜向电离图的仿真属于点对点传播问题，需要使用数值优化算法搜索射线的起射方向。本文使用Newton-Raphson方法搜索低角射线，使用Nelder-Meader单纯形法搜索高角射线。搜索到一条低角射线约需要追踪十几条射线，搜索到一条高角射线约需要追踪几十条射线。最后给出了一些斜向电离图的仿真实例和相应的射线传播路径。下一步的工作是将仿真结果与实测结果进行比较。
  • 摘要：中低纬电离层E区不均匀体准周期雷达回波现象,在地球不同经度区被观测到并开展了有关研究。本文利用三亚(109.6oE,18.4oN)VHF相干散射雷达观测给出了我国低纬电离层E区准周期回波的发生和变化特征。结果表明:准周期回波发生在地方时夜间2100-2200LT的110km高度上,与连续性回波可同时发生;准周期回波斜纹在雷达探测的高度－时间－强度(HTI)图上可延伸5-20km,持续时间为5-15分钟,回波斜纹高度随时间以20-30m/s下降,斜纹在HTI图上彼此间隔10km和10分钟左右。此外，雷达回波多普勒谱和雷达干涉分析显示不同高度准周期回波的多普勒速度随高度一时间表现出不同的变化趋势，与回波条纹斜率无明显联系，不同高度准周期回波对应的不均匀体在东西方向也表现出截然不同的运动特征。分析结果表明，三亚电离层E区准周期回波的发生可能并不是由散块Es随着中性风周期性的经过雷达探测区域所致，而可能和Es中的扰动结构相关。
  • 摘要：在中国第28次南极考察队期间,对中山站的成像式宇宙噪声接收机进行了升级改造。重点更换了其数据采集系统,更新了数据存储格式,将系统采样率由4秒1帧提高到1秒1帧,并实现了每天的现场数据自动传输回国的功能。本文对2012年系统升级后采集的数据进行了初步处理,主要集中于排除现场数据的干扰以及选择一种合适的静日曲线(QDC)的生成方法。结果表明,不同算法生成的QDC,对于计算电离层D层高度上的宇宙噪声吸收的空间变化过程具有较大的影响。
  • 摘要：电离层不均匀体三维空间精细结构观测对产生电离层不均匀体的不稳定性过程研究有着重要作用。2012年12月,三亚VHF电离层相干散射雷达在原东西向6通道天线阵(6组2×2)基础上,在北面增加了1组(2×2)接收天线通道,以及相应的天线控制开关部件,具备了利用平面二维天线阵来进行电离层不均匀体三维干涉测量分析能力。通过控制程控开关实现发射和接收不同的天线系统工作方式:在发射时,采用东西向天线阵和传输线移相方式,合成垂直地球磁力线的窄波束信号,保证探测信号的效率;接收时,采用东西天线阵东、西不同单元和北面天线单元分组独立通道接收。通过发展三亚VHF雷达三维干涉分析方法，对不同通道回波原始IQ信号进行有关傅立叶变换和互谱与总集平均等分析，得到不同通道回波信号相位差。针对天线单元的不同组合构建雷达干涉方程式，由回波相位差解算出回波散射点的空间位置信息如天顶角和方位角等，结合不均匀体的强场向敏感性特征和IGRF模型，重建我国三亚低纬电离层场向不均匀体的三维空间结构，得到了层状、柱状和其它松散结构等形态，并由不均匀体空间结构位置的变化推算出不均匀体的运动特征，分析研究了不同空间形态不均匀体的发生特征和有关产生机理。
  • 摘要：太阳耀斑对电离层热层大气及空间环境有显著影响,对耀斑期间电离层热层响应研究,可以深化对电离层热层变化的认识和对相关的光化学和动力学过程的理解,同时也可以为空间天气监测和预报提供理论参考.耀斑期间电离层响应被广泛研究,而热层对耀斑的响应也逐渐受到关注,但限于热层观测数据较少,因此热层耀斑效应研究也不多.本文借助电离层热层耦合模式,模拟分析电离层热层对耀斑的响应,主要关注热层响应.模拟发现热层对耀斑的响应较电离层慢，大概1个小时后热层密度达到极大值，随后逐渐下降，10个小时后恢复背景水平，这与CHAMP观测基本一致。模拟还发现不仅向日半球有显著影响，在夜侧热层密度、温度也有扰动:400公里处密度最大上升约12%，中性温度最大上升20K。与向日侧热层响应主要受太阳天顶角控制不同，夜侧热层变化是从高纬开始，然后逐渐向低纬地区扩展。通过分析热层水平中性风的变化，发现从向日半球到夜侧半球有显著的大气环流，并且从高纬到低纬扩散，从而将向日侧的能量和质量向夜侧传播，引起夜间半球的热层变化。
  • 摘要：热层大气总密度与行星际磁场的变化关系十分密切,近年来许多研究致力于在磁平静时和磁暴期间热层大气密度对不同控制参数的依赖性.相关文献表明,热层密度与总焦耳加热量,Σ(Q1),环电流指数Sym-H、太阳辐射指数F10.7/P10.7、跨极盖电势降(ΦPC)等参数都有较好的相关性.多数文献中研究的是这些参数在磁暴期间对热层密度的调制作用,我们利用CHAMP卫星得到的2001-2010年热层大气密度数据在400KM的高度上对其与IMF Bz等参数关联的统计研究,在相同太阳活动水平下分别讨论了,其在不同纬度、季节和地方时对行目的在于揭示热层密度对行星际磁场统计上的时空变化特性。本文研究的结果表明，热层密度不仅对行星际磁场极性和大小有明显的依赖，热层密度在不同纬度范围、地方时和季节的情况下的响应时间上和响应程度上也有所不同。星际磁场参数的依赖情况.
  • 摘要：This paper presents a statistical result of large scale traveling ionospheric disturbances (LSTIDs) associated with moving solar terminator in China during 12 months from February 2011 to January 2012. The LSTIDs are indentified by the two-dimensional TEC perturbation maps, which are built based on the observations of GPS network data from China. The GPS observations are combined with the observations from an ionosonde chain established by the Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences (IGGCAS). A total of one hundred and thirty-five LSTID events are indentified at dawn, while there is indiscernible LSTID at dusk. Meanwhile, these LSTIDs are captured by the ionosonde chain which shows that there are perturbations in the virtual heights during the passage of LSTIDs at the height between 200 and 700AGWs originated from the height below 200km, indicating that the LSTIDs could be generated by the km .The occurrence rate of LSTIDs shows a maximum in winter and a minimum in summer. The LSTIDs propagate across China with the width of phase fronts larger than 1500 km. The propagation direction of LSTIDs is northwestward in winter, southwestward in summer, and quasi-westward in equinoxes, respectively. The average period, horizontal phase velocity, and horizontal wavelength of LSTIDs are 100±23 min, 318±45 m/s, and 1896±246 km, respectively. The relative TEC perturbations of LSTIDs attenuate as LSTIDs travel across China, which is mainly due to the ion drag since the AGWs almost move perpendicularly to the geomagnetic field line.
  • 摘要：为研究F2层峰高参量hmF2的全球变化规律进而建模提供了前所未有的机会。本文利用自2006年以来COSMIC星座的电离层掩星观测，尝试建立hmF2的全球经验模型。本文尝试采用经验正交函数分解和谐波函数及相关分析等相结合的技术进行建模。这种建模方法最大的优点在于所用的本征模由数据本身分解得到，而非人工给定，因而各阶本征模与系数能够很好地反映建模数据所包涵的各种电离层固有特征，因此这种建模方法具有收敛快等优点。将所建立模型的输出结果与观测结果及与IRI模型给出的结果对比表明，本文所建的模型能够比较忠实地反映电离层的真实情况，所建模型与实际观测值的符合程度高于现有版本的IRI模型与实际观测值的符合程度。
  • 摘要：距离扩展流星尾迹回波(RSTE,range spread trail echo)观测通常采用高功率大孔径雷达。本文利用三亚(18.4°N,109.6°E)VHF雷达观测,分析研究了小功率VHF雷达观测的RSTE特征。结果表明,三亚VHF雷达在相干散射模式观测的RSTE,其发生和演化的主要形态特征类似高功率大孔径雷达的观测结果。通过2011年8月期间,三亚VHF雷达相干散射模式观测的RSTE,与同时的全天空流星模式观测的镜面流星尾迹(SE,specular trail echo)数据,统计分析了RSTE和SE随地方时以及高度的变化,发现短持续时间RSTE与SE具有类似的时间-高度变化特征,而长持续时间RSTE发生的峰值时间,相比SE和短持续时间RSTE向晨侧偏移,且长持续时间RSTE对高度的依赖性比短持续时间RSTE显著。此外,全天空流星模式观测SE的数量远多于相干散射模式观测的RSTE数量,可能与不同模式下的观测角度、波束宽度等因素相关。
  • 摘要：中性-离子碰撞频率与中性原子密度直接相关,对中性-离子碰撞频率的研究对于了解电离层和中性大气的变化以及带电粒子-中性大气相互耦合过程有着非常重要的意义。目前,中性-离子碰撞频率主要通过求解动量方程和能量方程两种间接方法估计。最近Vickers等人[JGR,2013]假设高纬中性风的垂直分量小于15m/s,在动量方程中可忽略中性风的贡献,进而利用简化后的动量方程反演中性-离子碰撞频率及中性氧原子密度。但实际过程中,应该纳入考虑的水平中性风的场向分量有可能较大。本文利用美国大气研究中心(NCAR)开发的自洽耦合模式TIEGCM模型评估考虑或忽略中性风情况下中性-离子碰撞频率的准确性,以及其适用范围受纬度、地方时和季节等因素的影响。
  • 摘要：赤道异常是由于在电场漂移作用下,赤道处等离子体向上漂移,然后沿着磁力线向赤道两侧扩散,使得赤道附近低纬地区电子浓度高于赤道上空的电子浓度,而形成的双“驼峰”结构。由于跨赤道风中性风,南北半球受太阳辐射条件不同,及顶部等离子体通量的半球差异等因素的存在,可造成赤道两侧“驼峰”的不对称性。自2006年来,COSMIC卫星群掩星电离层探测提供全球电子密度的观测,为本文研究赤道异常驼峰的南北半球不对称性积累了大量数据源。本文利用COSMIC卫星测量的2007年和2012年的数据来分析南北半球“驼峰”不对称性的程度及其随地方时,季节,太阳活动水平和经度的变化。初步结果表明,在0800-1200LT期间,夏季半球“驼峰”最大值一般低于冬季半球;在1400-2000LT期间,夏季半球“驼峰”最大值一般高于冬季半球。同时,该半球不对称性呈现明显的经度变化和太阳活动变化。该结果可为进一步分析赤道上空电离层动力学与电动力学过程及离子与中性耦合过程等提供了可能。
  • 摘要：针对Rife双谱线频率估计方法精度不高的问题,提出了改进的窄带干扰消除算法。利用快速傅里叶变换(FFT)频谱中干扰主峰附近的3根谱线估算出窄带干扰频率,在干扰频点处做离散傅里叶变换(DFT)运算得到干扰幅度和相位。噪声背景下随机干扰估计结果表明,相比双谱线算法,三谱线算法的频率估计误差下降了约50％。应用于电离层测高仪回波干扰消除,对窄带强干扰的抑制达20～60dB,干扰抑制能力相比双谱线方法提高1～6dB,消除干扰后的频高图描迹信息增多,可提高频高图反演电离层特征参数的准确性。
  • 摘要：基于法国DEMETER卫星Langmuir探针(ISL)所观测的电子密度(Ne)和电子温度(Te)参量,应用滑动中值法和空间差值法对2005年1月1日－2010年11月30日全球7.0级以上地震进行了分析。分析发现86个7级以上地震中59个出现震前异常、3次仅出现震后异常、24次无震前及震后异常。
  • 摘要：利用放置在广西桂林(25.291N,110.331E;磁纬,15.041N,181.981E)的一台GPS双频信标接收机,从2005年至今,持续地开展了L-波段电离层闪烁和总电子含量(TEC)测量。基于测量数据的分析,得到2005至2012年桂林电离层闪烁/TEC的各种统计特征。本文介绍桂林电离层闪烁/TEC的各种统计特征,包括闪烁强度和出现率的季节变化和逐年变化、闪烁活动的空间分布、闪烁信号的概率分布、闪烁信号的功率谱以及振幅闪烁与用TEC快速起伏表征的相位闪烁之间的联系。
  • 摘要：伴随磁暴发生的电离层暴是地球空间暴的重要表现形式之一,电离层暴的特征分析对了解电离层暴变的驱动过程有重要的意义,对灾害性空间天气预测有潜在应用价值。本文选择了2001年至2006年不同季节发生的6个超强磁暴,沿特定的子午链和纬圈,分析伴随这些磁暴发生的电离层暴的特征。分析结果表明,1、在中低纬,电离层暴变主要出现在磁暴的主相和恢复相期间,出现在磁暴初相期间很少,在高纬区,部分电离层暴变出现在磁暴初相期间;2、正暴相是电离层暴变得主要表现形式,负暴明显少于正暴;3、大多数电离层暴在电离层赤道异常区最强,中高纬较弱;4、在北半球中纬度带,电离层暴的强度和暴相都存在显著的经度依赖;5、电离层暴的强度和暴相都存在季节依赖和南北半球不对称性;6、电离层暴经常伴随出现周期性扰动,幅度可达5至10TECu,周期在数十分钟至数小时之间,在高纬和赤道异常区,扰动幅度较大,中纬度扰动幅度一般较弱,暴时的周期性扰动没有明显的从高纬向低纬传输的印记。
  • 摘要：电离层不规则结构研究一直是电离层研究的重要内容,尤其是以扩展F为代表的电离层F层不规则结构研究倍受瞩目。扩展F除随着不同的地方时有不同的表现外,还受太阳活动、地磁活动、经度纬度及来自于下层的各种扰动的影响。从观测角度,测高仪、高频多普勒、相干和非相干散射雷达、GPS闪烁、及一些卫星观测等都可以进行电离层不规则结构的观测研究,但传统、便捷、持久的观测手段主要是数字测高仪及高频多普勒频移探测。基于高频多普勒的观测，分析发现扩展F的影响表现为回波描迹的散开，一些极端条件下所激发的扰动传播到电离层后在适当条件下较容易激发扩展F现象，较大幅度的声重波在日落后较容易触发扩展F现象，偶尔也有一些扩展F现象发生在白天等等。尤其中纬度地区，扩展F的产生机制虽有多种提法但都处在发展中，因此大量的打展F的观测及特性研究是深入分析其产生的物理机制的重要基础。
  • 摘要：本文试图通过热层测风用FP干涉仪数值模型的建立，解决FP干涉仪在设计过程中各参量的优化问题和给出客观评价其测风误差的一种方法。数值分析结果指出，在目前探测器水平情况下，采用像元合并是提高微弱气辉情况下热层风速测量精度有效方法。
  • 摘要：利用GRACE卫星加速度仪数据和OMNI数据,统计分析了2002-2006年35个大磁暴期间暴时热层大气密度△ρ和重联电场Em与行星际磁场大小B两参数之间的相关性、△ρ对Em和B的时间滞后、以及Em和B对△ρ的影响因子.
  • 摘要：本文从CIPS的Level_3图像数据中对重力波事件进行了提取，这也是研究重力波对夜光云观测亮度影响机理的基础。已有的文献均是使用光谱法，但这种方法会遗漏掉图像中一些波纹数较少的个例，对整体评估带来偏差。本文利用普通云形态和重力波出现时云形态的多重分形谱之问的差异来提取重力波，这种方法在对流层大气区分云形(如积雨云、卷云等)中已经得到应用，但用于夜光云中提取重力波尚未见报导。对不同的亮度阑值，建立了云块的多重分型谱模型，给出了分形维数的推导过程，利用分数维曲线的差异来区分普通云块与含有重力波活动的云块，借助IDL语言编程对CIPS中2007年至2012年所有南北半球的数据进行批量筛选，并对重力波发生频率及尺度随时空的统计分布规律进行了分析。
  • 摘要：位于斯尔巴特群岛的中国北极黄河站于2010年11月部署了一台由武汉大学开发研制的全天空成像Fabry-Perot干涉仪,用于观测极地地区热层的中性风场,并已获取了两个冬季(包含极夜条件)的观测数据。这些数据的观测高度为辐射高度为557.7nm以及630.0nm氧原子的两个不同探测高度,大约分别为110km和250km.数据给出的中性视线风场中,选取了三天的数据用于比较不同条件下,热层的中性风表现出的夜间行为。其中对比了在其他条件相同时,有日照和没有日照条件对中性风的行为影响,以及在地磁活动强烈和平静条件下对中性风的行为影响。结果表明太阳辐射带来的能量对夜间风场的东西方向影响明显,而强烈的地磁活动对夜间风场的南北方向影响明显。
  • 摘要：中国科学院空间科学与应用研究中心研制的瑞利散射多普勒激光雷达将用于探测临近空间30-70km的大气风场、温度和密度.该激光雷达发射窄线宽、频率稳定的激光束.通过检测大气瑞利散射信号的多普勒频移测量大气风速;通过分析瑞利散射信号的强度及其变化反演大气密度和温度等参数.该瑞利散射多普勒激光雷达系统主要包括发射系统、接收系统、数据采集与控制系统、数据处理系统、监控系统以及数据通信系统等.发射系统主要为两台高功率激光器,利用稳频系统和种子激光器对这两台高功率激光器进行频率稳定,它们分别向西(东)、向北(南)发射脉冲激光束.接收系统利用两台1m口径望远镜接收大气瑞利散射的回波信号，光电倍增管将光信号转化为电信号，其中光学鉴频系统检测出回波信号中的多普勒频移。数据采集与控制系统采集接收系统输出的电信号，并为整个激光雷达系统提供控制时序信号。数据处理系统对探测原始数据进行反演，给出大气风场、温度和密度数据。监控系统对激光雷达各部分环境进行监控。数据通信系统实现激光雷达系统内部之间以及激光雷达系统与外部信息支持中心的数据通信。
  • 摘要：本文报道了120°E子午线附近,子午工程三个台站(北京、武汉、海南)2010.1-2012.8期间钠层荧光激光雷达分别对三地不同纬度的偶发钠层现象的观测。北京(40.47°N,115.97°E)的偶发钠层平均约17h/1event,武汉(30.5°N,114.4°E)平均约8 h/1event,海南(19.5°N,109.1°E)平均约5 h/1event.结合前人对其他中纬地区(东京武汉合肥)的观测结果,由此得出偶发钠层在某些中纬地区出现较频繁,且其出现频度在东亚地区随纬度递减而递增。
  • 摘要：本文利用中国科学院临近空间环境野外综合探测站的钠层测风测温激光雷达、流星雷达、中频雷达、全天空重力波成像仪等无线电和光学地基探测设备的探测数据对廊坊上空偶发钠层形成机理进行了联合观测个例研究。经研究分析可知SSL的形成过程为:在中层顶区域存在各种波动过程，如重力波、潮汐波和行星波等，这些波动在某一高度(如95km左右)叠加在一起相互作用形成了强的风切变，又由于此高度逆温层的存在，使得风切变持续时问较长，其堆积效应使得电了密度和钠原了密度增强，形成了SSL。在今后的工作中随着各个设备数据的积累，对廊坊上空偶发钠层形成机理分析将会更加深入。
  • 摘要：采用二维非线性数值模式,展示了重力波与时变潮汐场的非线性相互作用过程.研究发现:时变潮汐风场主导了重力波频率变化,并且在重力波临界层附近的潮汐风加速度总是引起重力波频率增加,这能够部分地解释为什么在中高层大气中观测到的重力波要比在低层大气中观测到的频率更高.潮汐风场的时间变化和潮汐/重力波相互作用还会导致重力波穿透预期的临界层,从而对更高高度上的背景大气产生影响.
  • 摘要：使用中尺度预报模式WRF-ARW,针对2010年6月发生在中国东北地区一例伴随对流层高空西风急流(位于～9km高度)演变过程出现的平流层重力波活动开展了数值模拟。事件发生期间,对流层区域环流处在一个东北冷涡系统的控制之下。模拟结果再现了该东北冷涡的发展和维持过程,以及与之相伴的高空急流的特征。模拟结果揭示了在急流区域上空的平流层中出现的显著重力波活动现象。重力波活动的分析结果显示,它们与急流存在紧密联系,重力波呈显著二维结构,出现在急流出口区上部并逆背景流向西传播。功率谱分析结果表明盛行波动具有～700km水平尺度、9-12hrs时间尺度以及4-5km垂直波长。由于急流的存在,造成其与平流层中下部之间存在显著的水平风速垂直切变,与切变相伴的耗散使得上传的重力波动量通量数值随着高度升高而递减。同时,在18-20km高度间出现的西风-东风转换带极大地抑制了波动在垂直方向的传播,形成显著动量通量沉积效应;经过估计表明在11-20km高度之间,这种效应的整体作用相当于对该层背景流施加强度为0.86m/s/day的动力阻曳。
  • 摘要：日冕物质抛射(CME)的运动学特性对理解其本身物理特性及空间天气预报非常重要。考虑到投影效应,已有各种投影修正模型(锥模型、GCS模型等)得到日冕物质抛射的三维运动学参数。本文利用SOHO/LASCO观测对第24太阳周中面向地球的全晕状CME采用冰淇凌-锥模型反演其三维参数,并与广为接受的GCS模型方法(利用STEREO双星结合SOHO/LASCO的观测资料)反演的结果进行对比,研究冰淇凌-锥模型反演CME参数的可靠性。此外对第23、24太阳周的晕状CME采用冰激凌-锥模型结合HAF三维运动学模型方法预报扰动到达地球时间,并分析该方法的可靠性。本文的研究成果是构建完整的自动空间天气预报模式必要的基础工作。
  • 摘要：基于实际的等离子体密度模型对电磁离子回旋波进行了射线追踪,仿真结果表明电磁离子回旋波从磁赤道面附近的源区出发,沿磁力线向高纬度区域传播。H+波段的电磁离子回旋波在频率等于局地H+ - He+双离子频率处反射,而He+波段的电磁离子回旋波在频率等于局地He+ - O+双离子频率处反射。因此,在同等条件下He+波段电磁离子回旋波比较H+波段而言能够传播到更高纬度。磁层空间等离子中重离子的比例决定了双离子频率的值,进而影响着电磁离子回旋波反射点的位置。上述工作是首次对与双离子频率相关的电磁离子回旋波传播特性进行的详细研究。
  • 摘要：本文用单粒子轨道的方法模拟不同日期、不同太阳风动压、不同DST指数以及不同行星际磁场的条件下,极尖区不同投掷角粒子轨道运动特点。此次研究使用了T96模型,并未加入电场模型。研究其与逃逸到太阳风、赤道辐射带以及损失到大气层的所需条件。粒子轨道初始位置选择捕获较为稳定的区域,研究表明粒子在MLT约等于4和20两个角度容易逃逸出磁层,在左右两侧,MLT约等于6和18两个角度较容易去往赤道,如果其投掷角继续减小,最终可以到达接近南北两极的大气层,形成cusp极光。
  • 摘要：This paper briefly reviews our study done on output fit parameters resulting from a dynamic fore-free interplanetary magnetic cloud (MC) model with Lepping's model aiming at carrying out a more specific method to describe the dynamic magnetic flux rope geometry. To examine our model, we directly use magnetic cloud table listed by Lepping, ranging from early 1998 to July 2005, totally 62 MC cases. Through comparing and analyzing all these cases, we test and verify our model. Based on our MC fit parameters, we not only revise the geometrical configuration of the MCs such as inclination and also present the dynamic processes of the MC (1)77.4% MCs are actually expanding, (2) part of MCs are spinning forward during the propagation.
  • 摘要：本文分析了21-23周太阳质子事件的强度的太阳周分布特征、太阳质子事件源区的东西不对称性和南北不对称性.本文还开展了相对论的太阳质子事件和非相对论的太阳质子事件强度特征的对比分析.
  • 摘要：存在于地球空间内辐射环境,会对航天器的材料、电子器件以致航天员的安全等各个方面产生不利的影响,因此使用粒子探测器对空间辐射环境进行探测,对粒子的运动机理进行研究具有重要的工程价值。文章基于卫星工具包(STK)、MATLAB软件和国际地磁参考场(IGRF)模型,对粒子探测器在低轨卫星任务中的投掷角测量范围进行了仿真,并给出了其探测器的星上布局优化方法。研究结果表明:粒子探测器的星上布局选择与任务的探测目标相关。如果探测目标是束缚在磁场中作弹跳运动的粒子,应将探测器在朝向卫星轨道坐标系±Y轴的基础上向卫星的前进方向偏转;如果探测目标是处于损失锥中的沉降粒子,应将探测器在朝向卫星轨道坐标系-Y轴的基础上向天顶方向偏转。研究提出的投掷角测量范围分析与优化方法,可推广到各种轨道高度的粒子探测卫星总体设计中,为提升卫星的总体分析设计水平提供支持。
  • 摘要：日冕能量中性原子成像是研究太阳日冕物质传播的有力方法,已经被STEREO卫星测量结果所验证,可以获取整体时间、空间的态势演化过程.基于三轴稳定卫星平台开展对日观测可以采用小孔成像、百叶窗分隔等方法进行成像,本文比较了不同成像方法,并具体对编码调制方法进行了分析和数值讨论.采用编码调制方法相对可以提高仪器的几何因子,从而提高成像分辨率,进而提升科学探测数据价值.
  • 摘要：近年来一系列的木星照片显示,除了主极光卵和卫星足迹外,在极光卵内还有极区发射。学者基本认为这是由中磁尾的磁场活动引起的。本文建立一个具有离心力效应的木星稳态磁场模型。并以该模型给出的磁场结果为基础,利用Hill等人1979年总结的木星磁层较差自转的结果进行模拟分析。结果显示在约54Rj(Rj为木星平均半径)至60Rj的木星磁场由于较差自转形成涡旋结构,其形状约为5Rj的圆形。由于磁力线的扭曲引发大小为数十万安培的电流注入极区电离层,与中性粒子相互作用,从而形成极光卵内的亮斑。
  • 摘要：利用Cluster卫星数据，在地球磁层高纬区域发现了几个新的且意想不到的太阳风进入区域，它们位于地磁活动平静期间极隙区尾向的尾瓣区域。通过多个观测证据以及全球的磁流体力学(MHD)的数值模拟，本文讨论了几种太阳风粒子注入磁层的可能机制，最后认定这些区域最有可能由高纬磁层顶发生的磁重联产生。研究还发现，在地磁活动平静期间，这些区域的出现率足够的高，说明它们可能主导了等离子体进入地球磁层的过程。此外，前人的一些理论和模拟研究指出在IMF北向期间，通过高纬磁场重联进入磁层的太阳风粒了会先聚集于向阳面，再沿晨昏两侧磁层顶对流到磁尾，而本文研究发现进入区直接出现在背阳面高纬，这可能为探索与以往不同的传输路径提供了新的思路。
  • 摘要：本文利用MHD模型,模拟了火星磁层的电流体,考察了磁异常对近火空间电流分布的影响.结果表明,整体上火星空间电流具有诱导电流系的特征,存在着弓激波电流、磁堆积区边界电流、电离层电流和磁尾电流.在向阳面,磁堆积区电流边界和电离层电流彼此耦合形成完整的回路;在背阳面磁堆积区边界电流和磁尾中心电流片耦合形成完整的回路.然而,磁异常对近火空间电流分布有较大的影响.磁异常可扰乱电离层电流分布,将电离层电流片推至更高的高度;磁异常还能改变近磁尾电流片的方向和结构,说明近磁尾电流系在一定程度上受到磁异常的控制,不是单纯的诱导电流系.
  • 摘要：The motion and deceleration process of plasma sheet high speed flows have great significance to magnetospheric particle acceleration, magnetic field perturbation, triggering of substorm and formation of the substorm current wedge. During February to April 2009 THEMIS_A and THEMIS_ E are separated only along Z direction. Such special configuration allows joint observations of high-speed flows at both the center and boundary of the plasma sheet. Based on case study and statistical analysis, we found that for 89% of the earthward high-speed flows, the probe far from the neutral sheet observed the high-speed flow first and the flow is mainly field-aligned. Our results also show that the X-component of the high-speed flow in the plasma sheet boundary is greater than that in central plasma sheet. With the hypothesis that parallel flow remains the same speed during its propagation and central plasma sheet stream uniformly brakes, we deduced the location where the stream deceleration begins to be between 15Re and 20Re down-tail. This is consistent with near-earth reconnection site which have been proposed before in literature. In addition, the statistics showed that high speed flows in the central plasma sheet are accompanied by stronger dipolarization fronts than those in the plasma sheet boundary。
  • 摘要：2012年7月3日10:30-16:00UT ARTEMIS1&2卫星在距离地球～55Re的磁尾昏侧等离子体片附近共观测到10个磁通绳事件,其中3个往地向运动。事件期间,行星际磁场维持弱南向(～-3nT,持续长达7.5小时),动压平稳(～1.25nPa).本文使用两颗卫星的数据和GS方法对这些磁通绳的传播和形态特性进行了详细研究。发现(1)尾向磁通绳都发生于亚暴期间,地向磁通绳都未伴随AE指数的明显变化。(2)7例磁通绳的导向场方向与IMF By的方向一致,3例不能确定,管轴的方向主要在XY平面与Y轴呈一定角度。(2)应用GS重构方法对三例地向运动磁通绳进行了横截面重构分析,发现尺度在1×0.5Re到6.2×1.5Re之间,并且磁通绳的前端接近片中心处磁力线稀疏而离开片中心较远的位置磁场被压缩,尾端则出现很明显的磁力线堆积,分析认为可能是磁通绳与前端的背景北向磁场发生重联,使得磁通绳不断被侵蚀所致。(3)所有磁通量绳事件,都伴随能量离子通量的增加,表明在长期南向IMF期间,磁尾等离子体片近地球处到月球轨道以远都很不稳定,磁通绳的产生可能与多重X线磁场重联有关。
  • 摘要：磁暴期间,位于中纬和赤道地区台站观测到的平行于地磁偶极轴的磁场分量(H)会显著减小。本文利用中低纬地区的地磁台站资料,对1996年～2006年期间879个磁暴事件(SYMH＜-30nT)中环电流的磁地方时(MLT)分布进行了分析研究。根据SYMH最小值本文将磁暴事件按照间隔20nT分成八个级别进行统计分析。在每一个级别中,昏侧事件(H分量最小值位于昏侧扇区)是最多的,约占总事件数的59.5％。而午侧事件约为20.0％,夜侧事件约为18.7％,晨侧事件约为1.8％。H分量随MLT的分布表明磁暴期间的磁场扰动不仅与对称环电流有关,而且还与其他电流,特别是部分环电流密切相关。昏侧事件的进一步统计研究表明,随着磁暴级别的增大,磁暴主相期间对称环电流和部分环电流都显著增长,而部分环电流对磁暴主相起到了更大的作用。参考行星际参数,对比不同级别的昏侧事件,太阳风速度Vx比行星际磁场Bz的差别更为明显。同一级别的昏侧事件与其他扇区事件的对比表明,除了太阳风速度Vx,行星际磁场By对环电流在磁地方时上的分布也产生了影响。
  • 摘要：SOHO/SUMER光谱仪观测到极区冕洞内大部分区域存在小尺度束流,束流大小约1到几角秒,寿命约1到几分钟,部分束流沿狭缝方向呈条状。束流视向速度可达几十km/s,红移、蓝移错落分布,有的区域内红移、蓝移束流以准周期交错出现,持续时间长达100分钟。束流越接近日面边缘视向速度越小。部分束流在低日冕谱线可清晰观测。这些小尺度束流可能是过渡区EUV针状体(SP)或Loop结构内的等离子流。本文发现小尺度束流与过渡区Explosive event(EE)、Blinker(BL)小尺度结构联系紧密:束流视向速度蓝移区域是EE—like事件常现区,准周期束流速度跃变事件的强度变化与BL—like事件类似。
  • 摘要：为什么一些活动区能够频繁地产生日冕物质抛射?这是如何发生的?这个问题的研究是能够加深人们对于活动区的能量积累以及其突然释放的机制和过程的理解的重要问题,同时其能够提高人们空间天气预报的能力。尽管已有部分事件的研究,但这个问题仍远没被解决。本文尝试从统计的角度研究第23个活动周中从超级活动区产生的准同源日冕物质抛射的等待时间。发现准同源日冕物质抛射的等待时间分布曲线由以18小时为间隔的两部分组成。第一部分的峰值在7小时,而18个小时内发生2个及2个以上的速度超过1200m/s的日冕物质抛射的概率约为20％。对于日冕物质抛射等待时间与其速度,发生率之间的相关性分析揭示了这些量之间是相互独立的,预示着前一个日冕物质抛射造成的扰动要优先于自由能输入成为下一个准同性日冕物质抛射的能量来源。
  • 摘要：磁场重联过程和磁绳系统的宏观不稳定性并列为导致太阳爆发过程中将日冕磁能快速转化为CME动能的磁能释放机制。然而,目前尚不了解在具体事件中到底哪种物理机制起主要作用,如果两种物理机制同时起作用的话,其相对贡献大小如何。为了提供解决这一问题的线索,本文通过Coordinated Data Analysis Workshops(CDAW)找出了Solar Cycle23期间LASCO观测到的13例线性速度超过1000kms-1,但不伴随有GOES X射线耀斑的正面CME事件。发现,这些事件均对应于长暗条爆发。
  • 摘要：本文利用THEMIS卫星观测的卫星电位数据反演电子密度,并用来确定等离子层顶的位置,研究其与地磁指数的关系。前人的工作主要研究“一次边界”类型的等离子体层顶,即只有一个陡峭的等离子体密度梯度的情况,并按照地方时分为八个区域,研究结果认为等离子体层顶的位置是Kp指数最大值、AE指数最大值和Dst指数最小值的线性函数。近来发现“两次边界”类型的等离子体层顶对其附近的波动激发有重要意义,因此本文对“一次边界”和“两次边界”类型的等离子体位置都进行了研究,通过非线性拟合发现等离子体层顶的位置与Kp、AE和Dst指数的区间均值有很好的拟合特性,并分析比较了八个地方时区域的拟合结果的差异。
  • 摘要：针对国内用于空间科学研究的高精度磁场测量仪器相对落后的现状,本文研究了磁探头结构及尺寸对探头电学参数及灵敏度的影响,解析分析了磁通门磁力计的激励电路和感应电路,计算得到的二次谐波输出的磁通门磁强计感应电流与实验结果之间的误差小于6％;研制了磁通门磁力计原理样机,性能测试结果表明原理样机的噪声低于10pT/Hz1/2(@1Hz),达到同类仪器国际先进水平,样机的研制有望为研发高精度空间地磁场测量仪器提供前期理论基础与技术储备.
  • 摘要：结合地磁和太阳风数据,中磁尾Cluster的C1卫星和近地双星TC-1的等离子体和磁场观测数据,研究亚暴膨胀相期间地向流爆发在磁尾等离子体片的运动。联合使用MHD理论和动力学两种方法,发现地向流在近地和中磁尾的运动明显不同。从MHD的观点来看,近地的TC-1卫星先观测到了尾向流,然后是地向流与尾向流交替出现的过程。中磁尾的C1卫星先观测到地向等离子体流,然后是尾向流。中磁尾和近地卫星初始观测到地向等离子体流的当地熵,都明显的小于尾向流的。如果从动动力学角度来看，与使用MHD的结果相比:中磁尾的结果没有改变，近地卫星的结果却差别很大;(1)TC-1最初观测到尾向流时，并没有明显的高能量的尾向离了通量增强;(2)在地向流期间，能量超过1-lOKeV地向离子通量的明显增强;(3)地向高速流之后，地向离子通量仍然明显增强，能量为1-lOKeV，同时伴随此能量范围内的尾向、晨向和昏向离了通量的明显增强。综合MHD和动力学分析，认为近地等离子体流的运动过程类似于地向流过冲到近地被反弹后衰减振荡，并可能伴随有等离子体流的转向或者漩涡状结构。而中磁尾附近的等离子体流，却是简单地反弹为尾向流。
  • 摘要：利用ARTEMIS收集的大量观测数据,本文对月球尾迹的三维结构进行了重构,在尾迹中展示了一些关键等离子体和磁场参量的三维分布,例如:等离子体密度、温度、热压强、磁压强、总压强以及磁场和等离子体流场扰动等.数据显示,月球尾迹的形成分为两个阶段.首先,当太阳风中等离子体在月球向阳面被吸收时,月球表面会形成一个厚度大约为2个离子回旋半径尺度的抗磁电流体系,这个电流体系在月球表面附近产生最初的磁场扰动(磁场强度增强和磁力线弯曲).发现磁场强度的增强与太阳风中离子的BETA值(热压与磁压之比值)成线性关系.尔后,在离开月球表面的月球尾迹中,由于存在压力梯度,等离子体可以从垂直于磁力线和平行于磁力线两个方向再次进入到尾迹中.其中垂直于磁力线的流分量继续压缩磁通量管,继续增强磁场强度;而平行于磁力线的分量则展示出更多的粒子动力学特征,比如温度增强以及温度各向异性等.当等离子体平行于磁力线从尾迹两侧进入时,他们会在大约月球后侧大约6个月球半径的位置相遇,在此之前,尾迹具有良好的结构特征;在此之后,尾迹的结构则较为复杂.数据还表明,进入到尾迹中的等离子体在太阳风方向上被减速.在尾迹的外部,观测表明太阳风等离子体明显偏转方向,向远离尾迹的方向运动.本文的观测结果,为尾迹的理论和数值模拟研究提供了良好的观测基础.
  • 摘要：Quasi-linear theory has been used to study resonant interactions between radiation belt energetic electrons and magnetosonic (MS) waves for an intense wave event [Horne et al., 2007],and recently based upon a statistical THEMIS wave survey during solar minimum [Shprits et al., 2013].Test particle simulations for MS wave-electron interactions [Bortnik et al., 2011] also reported that, transit time scattering, which is weaker than Landau-resonance scattering, can also diffuse and accelerate electrons. In the present study，the rates of scattering radiation belt electrons due to interactions with broadband MS waves at multi-frequencies are evaluated for the first time using test particle simulations, which are then compared to the results obtained using quasi-linear theory. We find nice agreement on the diffusion rates between quasi-linear theory and test particle simulations for MS-electron interaction near Landau resonance. While recent statistical analysis suggests that averaged electron scattering rates by MS waves during solar minimum are well below those by whistler-mode chorus and plasmaspheric hiss, here we demonstrate, through theoretical and numerical analyses, that MS waves is capable of effectively scattering and accelerating radiation belt electrons in cases of either strong wave amplitude, highv frequency,low wave normal angle, high background plasma density, or in combination of above. We also investigate the long-time evolution of near-equator mirroring electrons with the presence of broadband MS waves the results of which show that, away from the Landau resonance region, interactions with MS waves tend unable to scatter these near-90°pitch angle electrons because of no resonance or no accumulative transit-time scattering.
  • 摘要：外辐射带边界和高能电子通量受太阳风和磁暴等空间环境的调制。2012年10月1至10日连续观测到三个磁暴事件中,高能电子通量的变化各不相同。10月1日的磁暴中整个外辐射带的高能电子通量急剧减少,并且外辐射带的边界显著收缩,此后一周之内都维持在L*＜4Re的范围内。10月8日和9日连续发生两个磁暴。在8日的磁暴中外辐射带的边界收缩到L*＜3Re以内;而在9日的磁暴的恢复相期间,在3Re＜L*＜5.5Re的区域,高能电子通量急剧增加。本文对这三个磁暴期间外辐射带区域的磁场、电场、波动与高能电子通量变化之间的关系进行了仔细分析,发现外辐射带高能电子的演化是一个复杂的过程,需要综合考虑各种加速、损失和传输机制才可能揭示不同磁暴期间外辐射带高能电子的变化过程。
  • 摘要：Plumes结构对太阳风的贡献一直是有争议的问题.本文利用搭载在Hinode上EIS观测的数据,给出了日面极区和中低纬羽状结构日冕谱线的光谱学尤其是多普勒信息.在羽状结构投影到冕洞的区域,高于百万度谱线的辐射主要来自羽状结构的贡献.在上述区域发现了明显的蓝移,同时发现纯净的冕洞区域并没有表现出明显的蓝移,可以确认,日面羽状结构在日冕谱线存在多普勒蓝移.极区羽状结构的多普勒蓝移速度大约为8-10km/s,中低纬羽状结构大约为20km/s.这些多普勒蓝移反应了羽状结构内的物质的出流,考虑到羽状结构的高密度特征,可以推断羽状结构是太阳风相当重要的源区.在羽状结构底部区域没有发现明显的蓝移,而在很低的高度范围羽状结构的出流速度就达到了20km/s,这为日冕加热和太阳风加速模型提供了约束条件.
  • 摘要：太阳极羽是扎根于日冕底部,沿着极区开放的磁力线结构延伸到高日冕的类似羽状的高亮度结构。极羽中等离子体密度比背景等离子体密度略高,可在可见光和极紫外波段观测到。无论是成像还是光谱的观测都表明极羽中存在准周期扰动的传播,且这种扰动的强度变化相对于背景强度来说较微弱。关于这些扰动的形成,一般认为是由慢磁声波所产生,近期也有部分研究认为可由高速的等离子体外流形成。为了进一步了解这些扰动的传播特性，本文利用傅里叶频谱分析方法，分析SDO/AIA171A和193A波段的时间序列观测数据，发现在通常定义的极羽结构内部存在着更精细的结构;跟踪这些精细结构，并利用精细结构的时空图测量扰动在极羽和极羽间结构中的传播速度，发现有些精细结构的强度扰动的传播存在有分段加速的特性，得到的传播速度在临边以上儿十个角秒范围内由20-60km/s加速到130-170km/s。本文结果对于进一步理解这些普遍存在于日冕区的扰动的形成机制以及极羽结构可能对太阳风加热加速的贡献具有重要意义。
  • 摘要：在以往对脉冲式太阳能量电子事件的研究中,如果一天内连续发生了两个或两个以上的脉冲式太阳能量电子事件,这些事件往往呈现出相似的通量-时间剖面,暗示了行星际对高能电子的散射状况在一天内变化不大。本文利用WIND/3DP的电子数据研究了在2010年11月15日连续发生的两个脉冲式太阳电子事件,这两个事件表现出迥异的通量-时间剖面。通过对这两个事件的速度色散、能谱、投掷角分布的分析,以及利用电报方程的解对这两个事件的通量-时间剖面拟合的结果,发现这两个事件在行星际传播的过程中受到的散射状况有很大不同。这暗示了这一天行星际条件在很短的时间内经历过较大的变化。
  • 摘要：We present a statistical survey of 02-20 keV superhalo electrons in the solar wind measured by the SupraThermal Electron (STE) instrument onboard the two STEREO spacecraft, during quiet-time periods from March 2007 through March 2009 at solar minimum. The observed superhalo electrons have a nearly isotropic angular distribution and a power-law spectrum, f∝v-r,withyranging from 5 to 8.7, with nearly half between 6.5 and 7.5, and an average index of 6.69±0.90. The observed power-law spectrum varies significantly on a spatial scale of >-0.1 AU and temporal scale of~days. The integrated density of quiet-time superhalo electrons at 2-20 keV ranges from 010-8cW 3 to 10-6 cm-3, about 10-9-10-6 of the solar wind density and it, as well as the power-law spectrum shows no correlation with solar wind proton density, velocity or temperature. The density of superhalo electrons decreases by approximately one order of magnitude between early 2007 and early 2009, probably reflecting the decay of solar cycle 23 and the approach to its unusually deep activity minimum, while the power-law spectral index y has no solar-cycle variation. These quiet-time superhalo electrons are present even in the absence of any solar activity, e.g active regions, flares or microflares, type III radio bursts, etc., suggesting that they may be accelerated by resonant wave-particle interactions in the interplanetary medium, or by nonthermal processes related to the acceleration of the solar wind such as nanoflares.
  • 摘要：利用中山站1995—2006年的电离层垂测数据统计分析了当地电离层F2层峰值电子浓度(NmF2)对太阳活动变化的依赖性。研究发现在中山站NmF2月中值随修正太阳10.7厘米通量指数F10.7P增大而增大,其饱和或放大趋势不明显。除冬季12—16UT、20—2UT与夏季2—11UT以外的绝大部分时刻,二者具有良好的线性关系。NmF2月中值随F10.7P变化斜率随季节、地方时而变化。在日变化中:NmF2随F10.7P变化斜率极大值出现在磁中午附近,明显大于其它时刻,在夜侧变化斜率整体较小,且在分季和冬季的夜侧以及夏季全天,其斜率随地方时变化不大。在年变化中:日侧斜率最大值出现在两分季,冬季次之,夏季最小;而夜侧斜率在夏半年(10月—3月)整体上要大于冬半年(4月—9月).结合中山站位于极隙区纬度的特殊地理位置,分析了上述NmF2变化特征的可能原因。
  • 摘要：与电离层有关的阿尔芬波谐振腔现象包括电离层阿尔芬波谐振腔(Ionospheric AlfvenResonator)和场线共振(Field Line Resonance).这两种谐振现象均以电离层E层为反射边界,因此E层的等离子体环境对谐振现象有重要影响。本文中将建立一维数值模型,在数值模型基础上研究阿尔芬波谐振腔现象如何受到电离层E层的影响。数值模拟计算表明,使用地面站遥感观测和卫星实地观测到的谐振信号均受电离层E层Pedersen电导率和等离子体浓度的影响。对于同一个事件,受E层环境影响,地面和卫星观测到的谐振频率有可能出现差异。研究发现,通过对场线共振的观测,在已知观测地区E曾参数的前提下,有可能对南半球共轭地区电离层E层某些参数的取值范围范围作出估算。
  • 摘要：利用东亚扇区测高仪台链数据，对发生在子夜后的电离层电子密度增强事件进行了事例分析，详细揭示出电离层的演变特征及其物理过程。结果显示，在所有子夜后增强事件中，在电子密度发生增强过程中，电离层均从较高的高度上下降到较低的高度，电离层剖面变得更薄。
  • 摘要：本文利用中国陆态网络约260个GPS站的TEC数据,结合北美CORS网约1600个GPS站的观测,统计了扩展的太阳极小年期间(2011年2月到2012年10月)大尺度电离层扰动的纬度变化。该研究的必要性在于,由于中国、北美的时区差异,从个别扰动事件中很难找到扰动纬度变化的普遍规律,因此必须进行大量观测统计。本文在中国和北美分别确认了486次和158次大尺度电离层扰动事件。这些大尺度扰动可以分为三类，即(1)日夜交替线运动引发的扰动(CST-LSTIDs);(2)磁暴期间的扰动(Storm-time LSTIDs);(3)磁平静期扰动(Quiet-time LSTIDs)。第三类扰动是由日夜交替线之外的其它不确定源激发的扰动。研究表明，在中国所属中低纬地区，平静期的大尺度扰动主要是日夜交替线扰动，这种扰动以200-400m/s的速度向西传播，主要出现在日出之后。磁暴期问，中国地区则存在快速、西南向的大尺度扰动，平均速度为600-700m/s。北美地区的扰动则主要为第二类和第三类扰动。其中，在磁平静期，北美西部发现有大量西南向传播的慢速扰动。由于北美西部磁纬较东部为高，初步判断这些扰动与亚极光带的磁平静期活动有关。本文进一步对不同类型扰动的日变化和季节变化的纬度差异等进行了分析。
  • 摘要：空间电子辐射环境下,介质材料的充放电效应是威胁航天器安全的重要因素.本文通过电子枪和Sr90放射源在地面实验装置上模拟空间环境,测试了环氧树脂、聚四氟乙烯、聚酰亚胺等常见空间材料放电脉冲受温度、材料厚度和辐照强度的影响,并对电流脉冲和电场脉冲进行频谱分析.实验分析结果表明,介质材料的放电电流脉冲具有明显的单峰结构,峰值频率集中在25MHz(2mm厚度材料)附近;该峰值与材料厚度和入射电子能量有关,随着电子入射能量和材料厚度的减小而增加,但受材料温度和辐照强度影响不大.

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