中国上空电离层的一些主要特征(英文)

本文综述了有关资料,通过电离层的重要参数foF2和TEC以及某些扩展F与散见E层现象,描述了中国上空电离层的主要特征。我国位于中低纬区域,拥有由九个电离层垂测站组成的常规站网(表中新乡站是非常规站),其观测工作已超过30年,近年来,在大部份站点上,又采用微分多普勒与法拉弟旋转技术,分别接收美国NNSS的VHF信号和日本ETS-Ⅱ的1 3 6 MHZ信标信号,进行TEC测量。通过对电离图和TEC资料大量分析研究,结果表明:我国上空变化的精细结构及其产生机制还不清楚;但是,已得出的初步结果仍然给出了我国有关电离层纬度、季节和昼夜变化以及与太阳活动性的概貌,其平均的和扰动的主要特征与其它经度扇区中低纬度站所观测的结果是一致的,同时,也观测到一些由不同的电离层与动力学效应所引起的地区性特点,南方站有很强的赤道喷泉效应,而北方站可能有中层大气环流的影响。     

ROTI计算策略的初步分析比较

由电离层闪烁和TEC(Total Electron Content)监测仪获取的振幅闪烁指数S4和相位闪烁指数σ?是电离层闪烁研究中最常用的参数,由双频GNSS(Global Navigation Satellite System)接收机获取的电离层TEC变化率指数ROTI(Rate of TEC Index)与S4指数的相关性已得到很多相关研究的验证,ROTI也是电离层闪烁研究的一个有效参数,这样就使利用全球分布的大量GNSS观测数据开展电离层闪烁研究成为可能.但是在不同的研究中计算ROTI所使用数据的采样率和计算间隔有所差异,对于计算策略的选择尚无定论.利用海南三亚1 s、15 s和30 s采样率的GNSS双频观测数据与电离层闪烁和TEC监测仪获取的S4指数,分析了在电离层闪烁发生时,不同计算策略获取的各类ROTI与S4指数的相关性,分析比对了几类ROTI对电离层闪烁的敏感性.分析结果表明:各类ROTI与S4指数都具有较强的相关性,在大多数情况下,不同种类ROTI都可以在闪烁发生期间响应S4指数的变化;不同采样率的ROTI在响应S4指数变化时,判断是否发生电离层闪烁事件的阈值有所差异;由于ROTI和S4指数监测电离层闪烁的机理不同,也会出现几个参数不能同时反映电离层受扰动的情况,在进行电离层闪烁监测、预报和预警时,建议同时采用多个参数综合分析;在同等的电离层条件下,15 s和30 s采样率的ROTI在数值上比较接近,但是两者明显小于1 s采样率的ROTI.使用GNSS接收机进行电离层闪烁观测时,建议采用高于1 s采样率的GNSS观测数据.     

电离层TEC对小耀斑的响应

利用国际GPS观测网(IGS)提供的多个台站的观测数据,分析了M级别以下的小、暗太阳耀斑对向阳面电离层TEC的影响．利用传统分析方法的结果表明,从单条视线(LOS)观测数据得到的电离层TEC及其时间变化率曲线来看,由于它们的波动水平和正常情况下的背景电离层变化相当,使此类小耀斑的信息完全淹没在背景噪声中,不能够显示和分辨出耀斑的发生．利用相干求和的数据处理方法,选用向阳面18个GPS台站的观测数据研究了一次C级SF耀斑引起的电离层TEC增加,结果发现,这种方法能有效地消除背景电离层变化噪声,电离层对耀斑的响应非常清楚和明显,这通常只能在X级别的大耀斑中看到．和GOES卫星X射线数据相比,电离层TEC变化的时间特征和耀斑爆发的开始、最大和结束时间均有很好的符合,其最大平均TEC增量在0．1TECU以下,和X级别的大耀斑相比有一个或多个量级上的差别．     

海南探空火箭试验和地面综合观测站简介(英文)

中国科学院原空间物理研究所(现空间科学与应用研究中心)1986年开始建设海南空间物理观测试验场. 火箭发射场位于海南儋县西面的富克镇(19°31’N,109°08E),拥有发射区、遥测站、雷达站、数据处理系统等设施.配套的地面观测设备是电离层数字式探测仪DGS—256,还将设立电离层偏振仪、电离层浑浊度仪等.地面设施除进行常规观测外,还可与探空火箭进行同步探测。在国际合作项目中,近期将同联帮德国共同利用VHF雷达进行电离层E层不均匀性研究。同美国、联邦德国、日本合作项目也正在酝酿中。 空间中心还正在海口建设一个地面综合观测站,将是中国自北至南在东经120°台站链上的一环。计划中的观测设备有电离层偏振仪、哨声仪、数字探测仪斜向接收机、电场测试记录仪等,并考虑筹建激光雷达、气辉观测和F—P干涉仪等项目。现已成立的中国科学院空间科学与应用研究中心海南探空部将负责规划、筹建和管理海口富克两处地面综合观测站的工作。此外,空间中心已与武汉大学空间物理系商议合作在三亚地区建立第三个观测点。 海南探空火箭和地面综合观测站的研究课题有:近赤道区中、高层大气结构、动力学和光化学过程的研究、电离层异常、漂移和运动的研究、低纬近赤道区大气声重波产生机制和传播特性、电离层和低中层、     

基于数据融合的电离层VTEC反演精度分析

随着空间目标活动和卫星导航系统的增多,观测电离层数据的途径越来越多,探测精度也越来越高.在Kalman滤波的基础上,利用2016年的国际参考电离层(IRI-2016)模型中电离层垂直电子含量(Vertical Total Electron Content, VTEC),结合地基反演得到的VTEC值,利用数据融合算法提高电离层VTEC的近实时反演精度.针对加拿大附近高纬度区域(130°W–150°W, 60°N–70°N)、朝鲜、韩国和日本周边中纬度区域(115°E–135°E, 32.5°N–42.5°N)、洪都拉斯和危地马拉附近低纬度区域(80°W–100°W, 10°N–20°N)进行了观测,比较发现地基反演和数据融合技术得到的电离层VTEC精度都比较高,但是数据融合得到的电离层VTEC在3个区域的精度都明显更好.该算法能够很好地应用在地面基准站数量较多的区域,同时也能应用在地面基准站数量较少或者海洋、沙漠等布设地面基准站不方便的区域,提高电离层VTEC的精度.     

Chandler矿极移的特征

我们对1900.0—1969.9期间归一化的地极坐标进行频谱分析(FFT与周期图法),得出Chandler极移有四个频峰。相应这些频峰的周期分别为1.142年,1.169年,1.199年和1.230年。两个主峰(1.169和1.199年)的振幅完全相等(见表4和图1)。根据E.φeupoB和1964年提出的位相突变解释,可以算出在我们资料情况下Chandler 极移的本征周期是1.184年。但是从所得到的次峰不对称的事实看来,E.解释还存在困难。根据调幅理论,若存在周期约为48年的调制振荡对Chandler极移的振幅发生调制时,这种多峰现象可以得到解释,如果这种解释成立,那么Chandler极移的本征周期应为1.199年。但是这种解释也还存在一些困难。     

LSI 65°010中的中子星周围存在HⅡ区的可能观测证据

对Be／X射线双星LSI＋65°010／2S0114＋65连续四年（1992—1995年）的光学光谱观测发现,在1992年11月它的Ha发射线等值宽度在4天内从－0．43A增至－1．48A,增加了约3．5倍．此剧烈变化支持LSI＋65°10的光学子星是一颗Be星而非超巨星的论点．我们的观测还发现,1994年9月它的Ha发射线轮廓呈明显的双峰结构,但与普通Be星中由于旋转气壳而形成的双峰不同,其红峰处于Ha理论波长附近,紫峰却紫移了7．2A．我们认为此双峰可能产生在LSI＋65°010的不同HⅡ区中,即红峰产生于Be星周围的气壳内,而紫峰很可能产生于在轨道上快速运动的中子星周围的HⅡ区中,此观测可能提供了中子星周围存在HⅡ区的证据．同样,我们认为1992年11月4日观测到的Ha发射线红翼几乎不变,紫翼却大幅增加的现象也是由于中子星周围的HⅡ区造成的．     

1989年8月太阳事件的电离层效应

1989年8月太阳爆发了一系列的大活动,引起了多种日地空间和地球物理事件。在此期间武汉电离层观象台(30.5°N,114.4°E;磁倾纬度26.4°N)利用垂测仪观测到了明显的电离层扰乱。最低测量频率(f_(min))增高,甚至电离图上回波描迹全部消失,造成短波无线电通讯中断;突发Es增强,有时foEs超过仪器测量范围,大于     

太阳耀斑引起的突发电离层骚扰(英文)

太阳活动第22周峰年期内,我国组织了日地系统整体行为的联合观测研究,中科院武汉物理研究所开展了多项电离层观测,见表1,监测太阳活动在电离层中不同高度上的效应。垂测记录的形式为频高图;长波观测中为Loran—c信号的相位和振幅变化。由武昌、天门和安陆三个站组成的台阵,记录了BPM时号的三维多普勒频谱结构,还同时记录了电子总含量(TEC)的变化。 本文讨论SID,主要观测结果列在表2。表2按确认的SFD事件排列。这种记录虽是全天候的从未中断过,但由于短波传播条件的各种特殊变化,不能认为已收入了全部SFD事件。长波观测有少数缺记情况,TEC记录虽未中断,但它的灵敏度低,只能检测大耀斑。表中的耀斑事件也不全,可能漏掉了一些对电离层效应很灵敏的急剧变化的短暂事件。从表2中得出下列主要结论:(1)SFD是一种很好的光耀斑指示器;(2)SPA是X射线耀斑的指示器;(3)出现特强的SFD和SPA,并出现可检测的SITEC常暗示着1—3天内,将出现电离层暴或大尺度TID。由于记录是连续实时显示的,这种观测在日地空间环境监测、预报和研究中是很有用的。     

薄分子云湍流结构函数的倾角改正及其应用

通过结构函数可以测量湍流的能量级联速率.在实际观测中,无法测量分子云中气体的3维速度,这使得其湍流结构函数难以测量.对垂直于视线方向的薄分子云的情形,结构函数Stt2可以通过云核速度弥散(core velocity dispersion,CVD)进行测量,CVD2=1/2Stt2.对此进行推广,对于不垂直于视线方向的薄分子云,CVD2=1/2Stt2(1-1/8cos2θ)R2/3,其中,θ是视线方向与投影方向的夹角,平均投影距离与3维距离之比R可以用第2类椭圆积分E(k,φ)表示为R=2/πE(cosθ,π/2).     

太阳高能事件期间在甚低纬度的地磁脉动(英文)

1988年11月20日——12月20日首次在海南儋县(地理经纬度109°8′E;19°31′N)观测到地磁脉动。12月13日——20日正处在联测时间内,这八天资料的初步处理,提供关于太阳高能事件期间甚低纬地面地磁脉动的情况。 观测仪器是MFM_3型饱和磁强计,分辨率0.01nT,量程0—1000Hz。使用YEW3056型笔绘记录仪进行记录,走纸速度是2cm/min,记录格值1nT/cm,同时记录EW和SN两个分量。记录时间是每天从0800—2000(北京LT),12月14日2000到15日0800也做了记录。 我们主要探讨Pi2阻尼型脉动(周期45—150秒)和Pc3脉动(周期10—45秒,持续时间≥10分,峰峰振幅值在0.1nT以上),另外,对Pc4和Pc5的出现频次也作了统计,结果列在表Ⅰ。从表中我们看到12月14日0650—2400和20日0800一2000没有出现我们所统计的脉动。Pc3主要出现在13日,17日和19日的白天,周期主要是20—30秒范围,峰峰振幅值在0.1—1nT内,存在准正弦形状(图1),多谐形状(图2)和重迭在Pc4或Pc5之上的开关(图3)。Pc4主要出现在15日0100—1400和16日1000—1800时间内,振幅值很小,多数在1nT以下。18日和19日几乎全天都在Pc4—5。Pi2只出现在15日0135:15—0141:30时间内,周期大约60秒,最大振幅值1.65nT,并且SN分量远大于EW分量的振幅值。 Pi2,Pc3和Pc4—5出现频次与太阳高能事件     

激变射电源中偏振角快速旋转的解释

在许多激变射电源(Blazar天体)中,观测到一种非常特别的现象,即偏振角的快速旋转.在相对论喷流的框架下,这种偏振角的旋转可以用双成分模型来解释.在这个模型中,一个成分是作为背景喷流本身的辐射,是恒定不变的成分;另一个成分被认为是沿喷流传播的相对论性激波,它产生变化的流量和偏振.这两个成分的偏系辐射的叠加可以产生观测到的偏振角旋转。本文讨论了三个激变射电源(BL Lac,AO0235+164,0727-115)中发生的偏振角旋转.结果表明,用相对论喷流-激波双成分模型可以很好地拟合观测到的偏振角旋转、偏振度和流量变化。说明射电激变源中出现的快速偏振和流量变化可能是由于相对论激波沿喷流传播时,激波辐射区中磁场取向和有序性以及强度和电子密度的变化所引起的。     

超强太阳质子事件及相伴现象特征分析

依据卫星和地面的观测数据,分析了峰值流量达到或超过10 000 pfu(1 pfu=1proton.cm~2.s~(-1).sr~(-1))的超强太阳质子事件相伴的太阳耀斑、曰冕物质抛射(CME)驱动激波的曰地传播速度、源区的曰面经度、卡林顿经度以及相伴的磁暴等现象.研究表明,超强太阳质子事件源区的曰面经度范围为E30°Longitude≤W75°.超强太阳质子事件源区分布在2个卡林顿经度带,分别为130°~220°的区域和260°~320°的区域.超强太阳质子事件都伴随着强烈的太阳耀斑和快速CME,CME驱动的激波从太阳到地球的平均速度超过1200 km/s.除一个超强太阳质子事件相伴的磁暴略低于强磁暴外,其余8个都伴有Dst≤-100 nT的强烈磁暴.     

太阳活动低年太阳风的空间结构

1976年的太阳风流速行星际闪烁测量显示了一个期待的风速空间变化趋势,即在高的太阳纬度上或在大的角距离(相对于由日冕观测导出的行星际电流片)上出现高的太阳风速。仔细考察电流片偏离太阳赤道地区的风速变化,发现太阳风速相对于太阳赤道的空间分布并不对称,极小风速出现在行星际电流片附近。在1976年,平均风速u随离电流片的角距离λ变化为 u(λ)=800sio~2λ 350(公里/秒),|λ|≤35° u(λ)=600(公里/秒),|λ|>35°     

I型X射线暴多峰结构的研究进展

I型X射线暴(热核暴)是发生在小质量X射线中子星双星系统中X射线波段流量突然大幅度增加的一种高能现象。在热核闪模型下,此现象被认为主要由中子星表面热核不稳定燃烧主要引起的。典型X射线暴的光变曲线呈现快速上升(1～5 s)、幂指数下降(10～100 s)的单峰结构。随着X射线暴样本的增加,在观测上出现了一类多峰结构的热核暴。在现有的115个暴源中,至少6个暴源有此类多峰结构暴。通过研究多峰暴的观测性质,发现多峰暴只出现在极少数不同类型不同吸积状态的暴源中,其中大部分多峰暴的峰值流量小于爱丁顿极限,除少数多峰暴呈三峰结构以外,大部分多峰暴是双峰结构,并且双峰暴的两峰值相对强弱没有固定规律,暴频振荡在多峰暴当中的出现也无明显规律性。针对这些观测现象,总结了关于多峰暴的多个理论解释。     

再探伽玛射线暴中能量与脉冲宽度的依赖关系

探索来源于BATSE(http://cossc:gsfc:nasa:gov/batse)的GRB(Gamma-Ray Burst,伽玛射线暴)观测数据的半峰宽度(FWHM)与能量之间的关系,基于64个用KRL函数模型(即,文[1]中的(22)式)能很好地拟合的FRDE(Fast Rise and Exponential Decay,快速上升指数下降)型脉冲样本。发现64个样本中有63个的半峰宽度(FWHM)与能量之间的关系属于平台—幂率—平台型结构或峰型结构。64个样本的半峰宽度(FWHM)与能量之间的关系在观测中可详细分为5种类型:a)有34个样本为幂率形式关系;b)18个样本为低能段平台关系;c)有7个样本为高能段平台关系;d)4个样本为峰型结构关系;e)另外有1个样本为其他结构。结果表明:GRB观测数据的半峰宽度(FWHM)与能量之间的确存在有幂率的关系。此结果进一步确认了文[2](Qin etal 2005)的观点,即半峰宽度(FWHM)与能量之间的关系是由于火球模型的多普勒效应(Doppler effect)导致的。     

太阳耀斑粒子事件能谱的日面经度的统计特征

本文对1967.5-1979.8发生的能量E为20-80MeV的140个质子事件和E>450MeV的39个GLE(Ground Level Effect or Ground Level Event地面观测到的效应或事件)(1942-1986)事件以及87个(1980.3-1986.2)γ射线和22个(1980.3-1981.12)X射线事件的能谱指数随日面经度(中经距)的变化进行了统计,发现质子事件和GLE事件存在西经20°-90°W之间为容易发生的“偏爱区域”,而γ射线和X射线推得的电子事件,似乎不存着这样的区域。     

基于神经网络的半接双星测光解轨方法

半接双星(semi-detached binary)对于研究相互作用双星的形成和演化有着重要意义。随着大规模时域巡天时代的到来,预计将发现大量此类天体。针对海量的时域观测数据,需要一种快捷的建模工具对半接双星开展自动化光变曲线分析。基于神经网络构建了半接双星快速测光解轨模型。该模型根据光变曲线和已知的主星温度对半接双星的轨道进行建模,获得其轨道倾角、相对半径、质量比和温度比4个基本参数。结果表明,半接双星神经网络解轨模型能够快速地对一条光变曲线建模。在测光误差小于光变曲线振幅1%时,模型对于轨道倾角接近90^°、温度比约为0.6、光变振幅为1.84 mag的半接双星的轨道倾角、相对半径、质量比和温度比的测量误差分别为1.251, 0.004, 0.008和0.003。另外,模型应用在开普勒(Kepler)卫星实测光变曲线的结果表明,模型能够较为准确地对脉动食双星的光变曲线进行建模(拟合度可达0.9以上)。此外,该模型作为一个通用工具可以迁移到不同测光巡天项目上。     

PRESTO单脉冲搜索的算法优化及其并行化

随着快速射电暴(Fast Radio Burst, FRB)及旋转射电暂现源(Rotating Radio Transient, RRAT)等一些没有明显周期的天体被发现以来,单脉冲搜索受到研究人员广泛关注。同时随着射电望远镜设备日趋完善,更高分辨率和更广阔的观测空间产生的观测数据量剧增,观测数据的快速处理迫在眉睫。介绍了PRESTO(PulsaR Exploration and Search TOolkit)中单脉冲搜索,使用Cython编程方式对单脉冲搜索中去趋势(Detrend)算法进行优化,并通过Ray框架实现单脉冲搜索在中央处理器(Central Processing Units, CPU)上并行化。实验结果表明,算法优化后的单脉冲搜索并行化,能明显提升搜索程序性能,显著缩短数据处理时间,同时该并行策略仅基于中央处理器,无需修改代码即可在纯中央处理器环境下实现高性能数据处理。     

狐狸座BW星脉动周期变化的再分析

本文收集了BW Vul迄今已知的全部光度极大发生时刻,在认真分析不同资料来源可靠性的基础上,只选用那些观测精度较好的光电测光资料共166个光度极大时刻实测值。对这些数据进行周期分析后求得该星的光度极大时刻可用公式(按日心儒略日计算): T_(max)=HJD2428802.7250+0.201027291E+9.35×10~(-11)E~2 ±16 56 ± 5来很好地加以描述。以前所认为的周期突变或长周期性变化,完全是可信度极差的观测资料引入的假象。按上述公式处理后的(O—C)值仍有±0.007天左右的无规起伏,可能主要是由观测误差引起的,但也不排除一部分是真实的,即说明脉动周期不是绝对严格的。