电离层对声重波的非线性响应(英文)

行进电离层扰动(TID),是电离层的一种大尺度低频扰动。长期以来,人们对TID进行了大量实验观测和理论探讨。现在已经确信,TID是由大气声重波在电离层中传播所引起的。以前的理论工作分析了电离层对声重波的线性响应,将TID描述成一种余弦型扰动。 我们利用DOOPER台阵对声重波和TID现象进行了多年的观测。我们发现,TID具有波动形式,但其正负半周有明显的不对称性,严重偏离余弦波的结构。这种现象,不能由以前的线性TID理论来解释,揭示了线性理论的局限性。 本文中,我们讨论电离层对声重波扰动的非线性响应。带电粒子的运动速度由两部分构成:一是大气粒子通过碰撞而引起的拖动速度,另一是带电粒子密度梯度和重力决定的扩散速度。本文只讨论电离层与声重波相互作用的动力学过程。在带电粒子的连续性方程中,保留所有的非线性项。利用级数展开的方法,讨论带电粒子的性质。主要结论如下: 1、没有声重波扰动时,电离层的垂直漂移速度基本上由风速决定。对于中纬地区,电离层垂直漂移速度可达到水平风速的量级,这同赤道地区的情况有很大的差别。在赤道上空,地磁场是水平的,电离层垂直漂移速度比水平风速低两个量级以上。 2、当声重波通过电离层传播时,带电粒子受到扰动。在一级近似下,理论分析导出电离层扰动的形式与     

短波时号异常现象对授时的影响

本文统计分析了1982年—1983年在距 BPM 短波时号台660公里的武汉收录 BPM 时号的资料,表明短波时号异常现象给短波授时带来的不利影响;在 UT13~h,出现传播时延比正常时延大4.80±0.98毫秒的概率为25.9%,同时表明该现象的出现与电离层的季节性变化,昼夜变化以及太阳活动周的变化相关。[1]参考陈洪卿:“短波时号异常现象的初步研究”《科学通讯报》第27卷1982年14期。     

慢磁声波在黑子上方冕环中的传播

太阳动力学观测站(Solar Dynamics Observatory,SDO)装载的太阳大气成像系统(Atmospheric Imaging Assembly,AIA)通过3个极紫外波段(171 (A)、193 (A)和211 (A))的观测资料展现了太阳活动区(AR11092)扇形冕环微弱的扰动传播,这种波动现象普遍存在于活动区冕环.该扰动传播起源于明亮的环足处,其传播沿冕环方向.冕环中观测到的扰动传播速度随温度升高而减小,速度范围是40～121 km/s,其值接近且小于声速.考虑投影效应以及环与视线方向的倾角大小,这正好是慢波模型所预期的.冕环的扰动周期在不同波段(3个极紫外波段)没有明显的区别,都存在3 min以及10多分钟的周期.此外,不仅仅冕环扰动表现出3 min左右的周期,色球层的黑子区域同样存在相同的振荡周期.这个结果表明黑子振荡是可以穿过色球以及过渡区到达日冕的.     

太阳X射线爆发对长波定时与校频的影响

太阳X射线爆发引起电离层D区的突然扰动(SID),直接影响低频天波信号的传播。本文给出了由SID所引起的低频灭波信号幅度与相位突然异常的部分观测结果,分析了对利用天波甚至可能对利用地波定时、校频产生的影响,并提出了减小这种影响的方法。     

关于低频天波传播特性及我国东部沿海地区上空电离层D区某些特征的初步研究(英文)

基于对低频天波信号的将近一个太阳周的实测,分析和研究一跳天波传播时延及场强随太阳活动周、随季节及随周日而变化的规律。在正确分析大气折射效应的基础上,由一跳天波的传播时延及场强的实测值推算得到了相应的等效反射高度、电离层反射系数和电子密度梯度参数β(假定为指数模式),并分析研究了它们与太阳活动周、与季节及与周日变化的关系。分析研究还表明:反射系数及场强的昼夜变化、季节变化及太阳周变化与CCIR有关报告所得的活动有所不同。例如,对本研究所涉及的有效频率14.6千赫而言,根据265—6号报告,在太阳活动极小年及极大年,晚间、夏季白天及冬季白天的电离层反射系数分别为-0.38、-0.07及-0.21(极小年)及-0.5、-0.11及-0.28(极大年),而根据本工作推算得到的相应的反射系数值则分别为-0.18、-0.11及-0.15(极小年)及-0.16、-0.09及-0.11(极大年)。分析表明:这种差别反映了本研究所涉及的等效反射区域,即我国东部沿海区域上空电离层D区在电子密度结构等方面存在着不同于其它区域(如欧洲中纬地区上空)的特征,例如,中国东部沿海地区上空的电离层D区部分的电子密度及其梯度(特别是晚间及冬季白天)都可能较欧洲中纬地区的电子密度及其梯度小一些。     

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。     

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、     

日冕中EUV波的研究进展

日冕极紫外(EUV)波是Thompson等人1998年首先在EIT的观测资料中发现的,在日冕中以几百km/s的速度传播的扰动现象,在1 h之内扫过了大部分太阳表面,所以这个现象开始被称为"EIT波"。首先介绍了EUV波的研究背景;然后介绍了EUV波的观测特征;第3章分别介绍了EUV波与Moreton波、耀斑及CME的关系;第4章介绍了从发现EUV波以来提出的各种理论和模型;第5章讨论到目前为止已发现的EUV波成分:一个较快的波在前面传播,一个较慢的波在后面传播;最后,对EUV波研究的未来方向及发展趋势进行了总结和展望。     

太阳黑子半影纤维尺度的一个解释

在黑子半影电流的磁场中存在扰动不稳定模式,本文认为黑子半影纤维是由这种不稳定扰动发展而形成的,利用短波近似,分别在黑子半径方向及围绕黑子方向上求解非绝热慢波色散方程。由不稳定条件可得到(1)纤维的长度与宽度的数值;(2)纤维模式在长度方向上是静止的,在宽度方向上几乎是不动的;(3)半影纤维是黑子在重力场中的磁流特征之一;(4)半影纤维的出现,表示着黑子扭转磁场的存在。     

数字测高仪研究Es动力学过程(英文)

1985年夏天,用数字测高仪对北京地区的Es进行了观测。 采用高分辩Doppler频移测量模式,观测到了Es的波状变化。其周期在白天大约是9分钟,在夜间大约是5分钟。这一结果显示了电离层中声重波对E_s的影响。测量到的周期对应于声重波理论所预言的重力波分支周期的下限。另外还观测到Doppler的快速变化,其时间尺度小于3分钟。我们认为它们是由Es的水平漂移引起的,如果Es的不规则结构在水平方向的尺度大约是10公里,水平漂移速度大约是80米/秒,那么其现在时间变化尺度大约是2分钟。 另外还研究了h'Es和f_0Es的反相关性。其原因可能是,Es因为快速下降会产生激波状结构,使得Es的下边缘变得很陡,因而使f_0Es变光对一个事例的研究表明,Es下降的速度大约是1米/秒,这一数值足以对Es下边缘的梯度产生影响。 数字测高仪作为一种简易的观测手段,可以用来研究Es的动力学过程,可得到以前只有VHF雷达等手段才能得的结果。因而,进一步开发数字测量高仪的功能并对Es作更深入的研究是很有价值的。     

月基低频天线技术研究

月基低频天线是近年来射电天文技术领域的研究热点之一。由于地球电离层的屏蔽,频率在30 MHz以下的电波在地面上难以有效观测。月球表面尤其是月球背面被证实是进行低频射电天文观测的绝佳地点。通过对国内外月基低频天线研究现状的调研,阐述了月基低频天线相较地基低频天线在低频射电观测上的优势,介绍了月基低频天线国内外研究的现状,详细论述了国家天文台月球与深空探测重点实验室的交叉偶极子阵列天线设计方案。利用电磁仿真软件HFSS对该阵列天线进行了建模和仿真,给出了仿真结果。仿真结果表明,交叉偶极子阵列天线具有较高的增益,方向性较好,具有分辨来波方向的能力。最后介绍了月基低频天线的关键技术,为了满足航天器有效载荷小型化、轻量化、可折叠的设计要求,给出了交叉偶极子阵列天线单元的一种卷尺型设计方式。     

1968年9月22日日食的3.2厘米波段圆偏振观测

本文叙述了紫金山天文台在1968年9月22日进行的日食观测中3.2厘米波段圆偏振观测的概况及计算、分析的结果。我们的观测得到日面各射电源的圆偏振流量密度、一维角径、非常波和寻常波的亮温度之差、磁场、偏振度、高度等参数(见总表)以及下列结果:1.不仅黑子,而且小亮点和谱斑都有明显的圆偏振效应。后两者的偏振流量密度和中、小黑子的偏振流量密度在同一范围。2.利用了日食观测的高分辨特性,观测到332号黑子与其上空的偏振源有一一对应的核——半影结构。并分解了该偏振源的双核结构,得到最小细节是2.″5角距离的核间半影。3.观测现象表明,偏振源从日面后转出时偏振波的旋转方向发生反转。     

WIMP暗暗物质模型的研究进展

带有暗能量、具有标度不变的绝热原初扰动功率谱的冷暗物质宇宙学模型被视为标准冷暗物质宇宙学模型(ΛCDM模型)。弱相互作用重粒子(WIMPs)成为暗物质的强劲候选者。很多标准模型的扩展模型可以很自然地构造出弱相互作用的大质量粒子。暗物质剩余丰度的标准计算表明,WIMP粒子自然满足?_(DM)h~2≈0.11的天文观测。WIMP粒子的质量较大,运动速度相对缓慢,容易聚集成团,基于WIMPs暗物质模型的数值模拟结果符合对宇宙大尺度结构的观测结果。就实验而言,目前关于暗物质的加速器或非加速器的直接/间接探测,很多都是针对WIMP粒子设计的。因此,基于WIMPs的冷暗物质模型受到了广泛重视。但ΛCDM宇宙学模型描述Mpc以下的小尺度结构时,遇到了比较严重的问题。为了缓解小尺度上出现的问题,提出不同的暗物质模型,但目前并没有确切证据足以排除冷暗物质模型。介绍了基于WIMPs的暗物质模型的研究进展,如WIMPs奇迹、数值模拟、小尺度问题、直接/间接探测,并分析了关于暗物质"冷"、"热"、"温"的区分依据,以及阐述了该领域未来的研究方向。