2004年4月1日磁通量传输事件特性的研究——通量管内电流密度、粒子运动与管轴方向的对比分析

本文利用Cluster四颗卫星上磁通门磁力计(FGM)的同时观测,采用旋度器方法(Curlometer),计算和分析了2004年4月1日12:24到12:54UT期间Cluster卫星观测的多个磁通量传输事件(FTEs)的特性。结果表明:磁通量管内电流密度较大,可达到约10-7A/m2。应用最小方向微分法(MDD),发现这些FTE事件具有准二维结构,即为圆柱形结构,其通量管轴线方向与管内电流方向及粒子运动方向基本平行。     

电离层电导对地球磁层顶和舷激波尺度的影响

本文在如下假定下分析电离层电导对地球磁层顶和舷激波尺度的影响：（1）对电离层采用球壳近似,Pedersen电导Σ_P均匀,Hall电导为零;（2）地磁偶极矩处于正南方向,行星际磁场（IMF）只有南向分量（B_z<0）.磁层顶和舷激波的尺度分别由它们与GSE坐标系三个轴的交点,即日下点、晨昏侧翼点和南北顶点的地心距离表征.对给定的太阳风条件、B_z和Σ_P,通过三维全球MHD模拟获得系统的准定态.结果表明,在大约1～5 S范围内,Σ_P值显著影响磁层顶和舷激波的尺度,而在该范围之外则几乎没有影响.随着Σ_P的增加,磁层顶和舷激波整体向外扩张,前者的扩张程度低于后者,以至磁鞘区的范围扩大.磁层顶的侧翼点的位置随Σ_P的变化与B_z的幅度有关：在弱南向IMF情况下磁层顶的侧翼点随Σ_P的增加向内移动,而在强南向IMF情况下则向外移动.上述结果表明,在构建磁层顶和舷激波的经验模型时,有必要计入电离层电导的影响.     

极光沉降粒子能量与AE、Dst指数的相关分析

对NOAA的POES系列极轨卫星观测得到的1978年以来近30年的极光沉降粒子半球能量的估算值EPI(Estimated Power Input)数据进行了分析,结果表明,极光沉降粒子有显著的春秋分峰值的年变化特征,并且有冬季半球沉降能量较大的南北半球不对称性.对EPI的时均值Pa与地磁指数AE、D_(st)的相关分析得到.Pa与AE的相关系数为0.76,Pa与D_(st)的相关系数为-0.55.把南北半球的时均值SPa,NPa数据分别与AE,D_(st)指数做相关,发现SPa与AE的相关性稍高于NPa的,SPa和NPa与D_(st)的相关性近似.当时延τ=0时,AE与Pa的相关最好,表明全球极光沉降粒子和极光电集流的变化同步;当D_(st)滞后于Pa,时延τ=1～2 h,Pa与D_(st)的相关最好,并且时延τ为6～8 h,Pa与D_(st)的相关都好于无时延的水平.     

经验和抛物面模式模拟暴时磁场的误差特性研究

利用两种不同的磁场模式,协同GOES10/12、Polar及Geotail的实测资料,本文对3种不同强度磁暴的磁层磁场进行了详细分析,从而检验了两种不同磁场模式的可靠性,给出了模式间的性能对比.我们采用Tsyganenko经验模式及Alexeev抛物面模式,分别模拟了2004年4月、7月和11月的磁暴,3个磁暴过程中最强Dst指数分别达到-110 nT,-150 nT以及-289 nT.结果发现:T01模式对于中等磁暴时磁场模拟准确,而由于建立模式的数据库中强磁暴资料少,模式中不包含亚暴效应,T01对于强磁暴磁场模拟的误差增大,磁场分量远远偏离观测值;A2000模式缺少部分环电流及Ⅱ区场向电流,模式对于近地点Polar轨道上的磁场扰动模拟不足,对强磁暴时亚暴效应的过高模拟使其模拟的磁场分量偏高;T01模式对于中等磁暴时磁场的模拟效果明显好于A2000模式,随着磁层扰动的增强,T01与A2000模式的总体性能相当.     

行星际扰动和地磁活动对GEO相对论电子影响

利用1988—2010年小时平均的GOES卫星数据,对地球同步轨道(GEO)相对论电子变化进行了统计分析,研究了相对论电子通量(Fe)增强事件的发展过程,探讨了利于相对论电子通量增强的太阳风和地磁活动条件.主要结论如下:(1)GEO相对论电子通量即使是峰值,也具有明显的地方时特性,最大电子通量出现在磁正午时.午/夜电子通量比率随着太阳风速度(Vsw)增加而增大;在Dst-50nT时相对论电子具有规则的地方时变化.在太阳活动下降相,电子通量与各参数的相关性较好,与其相关性最好的Vsw、Kp指数以及三次根号下的太阳风密度(N)分别出现在电子通量前39~57h、57~80h和12~24h.(2)强(日平均电子通量峰值Femax≥104 pfu)相对论电子事件,在距离太阳活动谷年前两年左右和春秋分期间发生率最高,较弱(104Femax≥103 pfu)事件无此特点;大部分强相对论电子事件中,电子通量在磁暴主相开始增加,较弱事件中则在恢复相开始回升.(3)太阳风密度变化对相对论电子事件的发展具有重要指示作用.电子通量在太阳风密度极大值后0~1天达到极小值,太阳风密度极小值后0~2天达到极大值.(4)90%以上相对论电子事件是在磁暴及高速太阳风的条件下发生的,与其伴随的行星际参数和地磁活动指数极值满足以下条件:Vswmax516km/s,Dstmin-31nT,Nmin2.8cm-3,Nmax14.1cm-3,Bzmin-2.9nT,AEmax698nT.(5)磁暴过程中,Dstmin后日平均电子通量大于103 pfu的发生概率为53%左右,强/弱相对论电子事件占总数比例分别为36%/64%左右,磁暴强度对其无影响.磁暴过程中的Vsw、N和AE指数大小对于能否引起相对论电子增强起着指示作用.     

同步轨道磁场和地面磁场对太阳风动压变化事件的响应

本文对磁宁静时的123个动压变化事件(不包含激波事件)进行了统计研究.研究表明,在白天侧(9～15MLT)同步轨道磁场z分量对太阳风动压增大、减小事件具有较强的正响应,而在夜侧(21～3MLT)响应明显减弱,响应幅度具有明显的磁地方时分布.对动压增大事件的平均响应幅度在午前最大,而对动压减小事件的平均响应幅度在午后达到...     

地震电磁卫星监测输电线谐波辐射研究综述

输电线谐波辐射已成为近地空间环境的一种人为污染源.介绍了磁层中输电线谐波辐射现象的研究历史与现状,涉及到与其相关的地基观测和天基观测结果,以及对其形成机理所开展的定性和定量研究等.特别介绍了近年来利用DEMETER地震电磁卫星观测到的输电线谐波辐射现象.根据现有的研究结果,提出一些尚未解决的问题.随着我国电网的发展,以...     

亚暴等待时间的统计学分析:IMAGE卫星观测

利用IMAGE卫星FUV极光图像数据,对北半球极光椭圆带2760个亚暴事件进行统计分析,得到亚暴等待时间的统计分布,并利用简单的数学模型对卫星轨道的影响进行了讨论,得到以下结论:(1)亚暴等待时间在2-3h附近有一个峰值,较低纬度( MLat＜ 65°)发生的亚暴事件,其等待时间略长于较高纬度(MLat≥65°)发生的...     

磁层顶高纬边界层的瞬时重联过程

用二维可压缩的ＭＨＤ模型模拟研究了北半球背阳面磁层顶区的瞬时重联过程．结果表明，当行星际磁场（ＩＭＦ）具有南向Ｂｚ分量和背太阳向Ｂｘ分量时，ＩＭＦ与地磁场联接，磁层顶向外扩张，在等离子体幔区可形成流体旋涡，磁力线被扭曲，但不易形成磁涡旋；当ＩＭＦ具有北向Ｂｚ分量时，不论Ｂｘ分量是背向太阳或指向太阳，都可发生瞬时重联，而且当ＩＭＦＢｘ分量与地磁场Ｂｘ分量反向时，在等离子体幔区更易形成磁涡旋．这两种情况，在磁层顶边界层区都能产生多层的电流片．     

空间尘埃动力学的研究动向

讨论了空间尘埃动力学的特性，特别是空间尘埃等离子体的充电，波动和不稳定性现象以及它们在太阳系中的一系列表现。