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．     

北天文台1988年日地联测中2840兆周太阳射电观测(英文)

第22周的峰年即将来临,这是研究太阳活动,包括耀斑物理过程及机制、太阳活动现象对日地空间及地球物理种种影响,以及太阳活动区物理等的一个极好的机会。我国已组织起全国性的太阳活动联测网,北京天文台的太阳射电观测是其成员之一,1988年间10厘米波(2840MHz)总强度射电望远镜投入常规观测。6厘米强度干涉仪的单站接收设备已研制成功,也参加了联测。在1988年的四次联测时段中(3月15日—21日;4月16日—21日;6月23日—7月8日;12月15日—25日)除第一次因天线检修有部分时日未跟踪观测外,其它次联测都有较好的联测资料。巡视时间:夏令时时期2345UT—0715UT,非夏令时时期0045——0745UT。联测时段内共记录41次爆发列于表1。表2为爆发类型的分布及所对应的耀斑级别分布,表3为爆发强度的分布。由所列各表可看出在1988年内太阳活动上升得很快:(1)联测各时段内每日射电流量密度平均值持续上升;(2)爆发的次数增加,复杂型爆发越来越多,表4中列出了一些结果。由表2可见与射电爆发共生的高能事件比例也不断增加,从年初的1/9增加至年未的5/8。图1为记录的某些爆发图形。自1988年末开始的北京天文台10厘米射电望远镜的更新工作,预计89年7—8月间完成,新的系统采用低噪声前置高放,集成微波器件,时间常数各为0.5秒及1毫秒     

利用GPS探测电离层异常中的高斯过程处理方法

平静状态下电离层总电子含量（TEC）随时间的变化通常可以视为平稳随机过程。然而，太阳或地球的突发事件（如太阳耀斑、地磁场的扰动）会引起电离层的扰动，破坏该平稳过程，从而引起其统计参数的变化。依据平稳随机过程——高斯过程的相关性质，利用其自协方差函数和TEC时间系列，构建了独立同标准正态分布的观测样本，并利用X^2假设检验的方法来探测电离层异常现象。此外，还利用了2000年7月14日太阳耀斑期间我国国际IGS跟踪站武汉GPS跟踪站的数据，进行了实例分析。结果表明，该方法可以有效地探测电离层异常现象。     

磁共轭点日出效应与电离层凌晨特征的形成(英文)

日出前1—2小时或太阳天顶角110°到96°之间,一部分地区电离层F_2层的临界频率foF_2出现了反常的小峰。其地域分布、季节变化以及与太阳活动的关系均特征显著;并且,与foF_2出现小峰的同时,F层峰下TEC与峰高hm也有相应的可观增加。显然,这不是偶然事件。本文在从不同角度扼要探讨各种可能的形成机制的基础上,重点讨论了磁共轭点日出效应这一机制。 首先,讨论了日出时由于电子温度突然增加,导致光电子逃逸并沿地磁力线向共轭点迁移的可能性;并列举了前人通过6300—A气辉与温度增加的观测对这一可能性的证实。 其次,根据这一机制,对电离层凌晨特征的形成进行了逐条的园满解释。 最后,还讨论了电离层凌晨特征的形成条件。即两磁共轭点间的日出时间差Δt必须大于20分钟;其间的磁力线长度必须小于7000公里。并指出这一现象可以出现在低磁纬地区。 由于与foF_2变化的同时,有TEC与hm的增加,并引起了温度的变化;所以,实际上电离层凌晨峰的形成,是两种情况的综合结果:第一,磁共轭点日出时光电子迁移直接增加了电子密度。第二,也是由于光电子迁移导致电子温度增加而引起电离再分布所致。     

太阳物理前沿的新进展

本文就近年来太阳物理前沿课题中以下5个方面的主要进展作一简要的综述;(1)太阳观测仪器;(2)耀斑物理研究;(3)太阳磁场的观测和研究;(4)太阳上各种振荡的观测和研究;(5)太阳活动周期的研究。此外,对今后的发展趋势和展望也进行了讨论。     

GPS实时监测和预报电离层电子含量

GPS能高精度地实时监测电离层总电子含量(TEC)变化，对纠正单频GPS接收机电离层延迟和监测电离层活动及其所反映的太阳活动规律具有重要意义．上海地区GPS综合应用网的建立，为监测长江三角洲地区电离层变化提供了宝贵的资料，利用这些双频GPS接收机的连续观测资料，可近实时地监测和预报该地区电离层总电子含量，其内外符精度和外推预报30分钟的精度均优于0.4m．     

电离层TEC对GRB041227的响应

2004年12月27日世界时21时30分,一个非常强的γ射线暴扫过地球,它使得暴露在这次事件中的地球高层大气产生额外电离.在爆发期间,地球上多个甚低频(VLF)电波台站都同时观测到了电离层突然骚扰(SID)事件.对GOES卫星的X射线数据、ACE卫星的太阳风和行星际数据以及理论分析表明,地球上观测到的SID事件是由GRB041227引起的.另外,利用国际GPS服务网(IGS)提供的观测数据,采用相干求和的数据处理方法研究了电离层总电子含量(TEC)对这次γ射线暴的响应.结果表明,SGR1806-20产生的GRB041227对地球电离层产生了明显的影响.在爆发期间,平均电离层TEC有一定的增加,其最大增加值约0.04TECU(1TECU=10~(16)el/m~2),产生效果与一个C级或者低于C级的太阳耀斑相当.计算结果还表明了遥远的天体也能对地球的近地空间环境产生或多或少的影响.     

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。     

地磁脉动与太阳活动(英文)

地磁脉动作为在地面或磁层内记录到的磁流体波覆盖了很宽的频率范围(10~(-3)～10Hz),称为超低频波(ULF)。目前国际上粗略地将地磁脉动分为连续脉动(Pc)和无规脉动(Pi)两大类。Pc主要在磁平静条件下观测到的长时间连续的准正弦形的脉动。而Pi则与磁层扰动即与太阳活动有较密切的联系。 太阳耀斑效应的地磁脉动Psfe: 图1给出1988年12月16日0836UT的Psfe,由0833UT的3B级耀斑爆发引起。这类脉动过去讨论的并不多,基本特性如下: (1)只有较强的耀斑(通常二级以上)才激发这类脉动。(2) 脉动的开始通常落后于耀斑爆发时间数分钟。(3) 这类脉动必然伴随电离层D层的突然骚扰(SID)。(4)其东西分量常比南北分量强得多。(5)幅度通常较小(1nT左右)。 目前认为:Psfe脉动是耀斑引起电离层电导率局部的突然增强,因而产生电离层电流体系的扰动,它的直接激发源在电离层内,这与其它主要类型脉动源于磁层有本质不同。 与磁爆急始相关的地磁脉动Psc:图2给出1988年12月18日0225UT的伴随磁爆急始的Psc脉动。通常认为是高速太阳风对向阳面磁层的突然压缩而形成激波,这已为空间观测证实。当激波扫过地球时即观测到Psc,它是全球性的现象。Psc通常是脉冲式的,也可能含有衰减振荡。幅度很大,可达十几个nT。 Pi2脉动一磁层亚暴开始的指     

长三角地区电离层变化的GPS监测

利用GPS双频观测量可获取电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC),以监测区域上空电离层的分布和变化特征,从而可以发现不同尺度的电离层异常。该文采用2004年上海地区GPS综合应用网(SCGAN)以及中国地壳运动监测网络(CMONC)的部分台站的观测,计算得到1年时间序列的TEC数据,来研究长三角地区上空的电离层TEC的变化与活动。应用这些数据,综合利用高斯权函数和滑动平均等几种数据处理方法,重点分析和讨论了长三角地区上空电离层的周日变化、周年变化和季节性变化特性,揭示了电离层冬季异常等现象。同时,通过对1年时间序列TEC进行谱分析,得到了其相应的变化周期。     

太阳活动的节律及大耀斑期的预测(英文)

1、太阳活动的节律:太阳活动遵循着一定的节律,表现为一个大周期里包含着间距不等的三个小周期,大周期平均长度为73±2.9(天),小周期的分别为平均为15、22、36、(天),综合指数平均峰(谷)值分别为3.2、(2.2)、2.8、(1.8)、3.1、(1.2)。表现出“强—弱—强—弱—强—弱弱”的节律,调制着耀斑的爆发。 2、大耀斑期的节律:大耀斑(≥X_(0.1)/2F级的耀斑和质子)的时间分布是不均匀的。1988年1月至1989年1月期间的大耀斑分别集中在9个时段,分布也显示出明显的节律周期。即两个相近的耀斑期后有一个较长的间歇期。两个耀斑期和两个间歇期组成一个耀斑节律周期,平均为93±7.8(天)。节律期内的耀斑期和间歇期平均长为:12天(耀斑期)—19天(间歇期)—14天(耀斑期)—48天(间歇期)。显示“强—弱—强—弱弱”的节律。 3、大耀斑的Carrington经度分布:大耀斑节律周期由活动区在日面上分布不均匀引起的。1988年的大耀斑96％分布在90°—160°和250°—10°两个经度带上。它们和上述节律周期共同调制着大耀斑的爆发。 4、对未来一年大耀斑期的预测:(1)1989年3月7日—20日;(2)1989年4月14日—26日;(3)1989年6月9日—23日;(4)1989年9月13日—26日;(5)1989年10月18日—28日;(6)1990年1月15日—26日;(7)1990年3月14日—24日;(     

1989年4月9日的3级大耀斑

本文对1989年4月9日发生在小黑子活动区的3B级大耀斑作了形态分析,得到如下结果。1.耀斑具有双带结构,活动暗条被耀斑的双带包围在中间。2.和耀斑有关的S形活动暗条在耀斑爆发前后有明显变化,最终全部消失。3.耀斑的X—射线事件引起电离层2级和1级扰动(SID)各一次。4.离带观测表明存在着物质的下降运动。5.黑子半影具有旋涡结构。     

日冕物质抛射与米波射电Ⅱ型爆发和HQ耀斑的关系

统计分析了23周太阳活动峰年期间(1998．12～2002.12)记录到的米波Ⅱ型爆发,与Ha耀斑和日冕物质抛射(CME)事件的关系。统计发现：持续时间长的Ha耀斑和CME与Ⅱ型爆发比与Ⅲ型爆发的相关性好;伴随Ⅱ型爆发的CME可发生在Ha耀斑之前或之后,且91％的长寿命耀斑发生在CME之前。平均在前23分钟;伴随Ⅱ型爆发的Ha耀斑的能量随着CME的速度增大而变强。对这些观测特征作了定性的解释。     

关于耀斑起因问题

根据半年多用高时间分辨率和高空间分辨率的光球观测监视太阳活动区的结果,我们以三组和耀斑有关的光球变化照片来表明耀斑过程中有能量从光球下层快速出来,表现形式为从黑子本影“抛出”磁场和黑子群内白光辐射增强,它们足以供给10~(31)—10~(32)尔格大耀斑的能量。耀斑前后及耀斑过程活动区光球变化在空间、时间和现象本身的多样性是造成复杂的耀斑现象的根本原因。从光球下层快速出来的能流在水平方向有明显的动力学效应,它使在其通道上的小黑子变形、瓦解、甚至在几分钟至几小时内消失。     

21～24太阳活动周首个高纬黑子和首个X级耀斑的半球特点与太阳活动的南北不对称性的关系

利用GOES和SDO卫星监测的太阳软X射线耀斑的数据,发现在21~24太阳活动周期间,第1个X级耀斑与第1个高纬黑子都出现在同一半球。与高纬黑子表征的太阳活动南北半球的不对称性一样,一个太阳活动周第1个X级耀斑的出现,很可能预示着首先出现X级耀斑的半球,其太阳活动将比另一半球更剧烈。     

太阳活动区常α无力场数值计算及其在耀斑预报中的可能应用

本文综述作者及其合作者近年来在太阳活动区无力场数值计算及其应用方面的研究概况。文中简要评价了现有几种太阳活动区常α无力场数值计算表达式,并且叙述了把常α无力场数值计算应用于耀斑研究的结果。得到的主要结论为:(1)现有几种活动区常α无力场数值计算表达式中,Chiu的公式比较好;(2)用Chiu公式外推得到的活动区磁场结构,能够较好地解释观测到的许多现象,表明常α无力场近似仍不失为一种可以接受的活动区磁场模型;(3)活动区无力场的某些参数,如无力因子α和自由磁场能ΔE(定义为无力场能与势场能之差),与耀斑发生率密切相关,可以作为耀斑预报的判据。     

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.     

第21周太阳耀斑活动155天左右的周期变化

近年来,许多人分别从不同波段,不同时段的观测资料,得到太阳耀斑活动存在152天—158天的周期。本文用极大熵谱估计方法逐年分析了第21太阳周(1976年—1985年)每天从全日面观测得到的1级及其以上太阳光学耀斑加权数组成的时间序列,进而得到太阳耀斑活动的155天左右的周期仅在太阳黑子活动达到极大之后三年中才比较显著的结论。这个结果对进一步了解太阳耀斑活动的规律,了解与太阳耀斑有关的日地物理量的变化,以及有效地作出太阳活动的中、长期预报都有一定价值。     

1989年11月15日太阳耀斑的初步分析

1989年11月15日观测到的2B级耀斑,有以下特点:1.耀斑前无暗条:2.发生淹盖了(?)型黑子群;3.耀斑第2亮带是依次发亮的;4.引起射电爆发并使电离层产生三级扰动.但未有与之相应的高能粒子流和X射线暴的记录.     

1980年4月Hale 16747活动区的三维磁场结构和演化特征

本文利用太阳活动区无力场模型,以观测的光球磁场为边值,外推Hale 16747活动区在4月5—9日的三维磁场,并且讨论了这些磁场结构和演化特征。结果表明:(1)此活动区的磁流管在快速升浮的同时,还在不断扭绞;(2)产生磁力线扭绞的主要原因是前导黑子的逆时针旋转,以及中部δ结构的发展;(3)4月5日在前导黑子东侧看到的一些细长纤维的走向为横场方向,因而可能是气团运动的轨迹;(4)活动区耀斑产率随时间的变化可以用活动区磁场演化来说明;(5)4月7日和8日发生了二个相似耀斑,各有4块近于直线排列的亮区,是由于存在二组串排的弧拱状磁力线造成的。这些结果不同程度地支持了文[1]和[2]中的一些推测。