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1.
地球辐射带中有"杀手"电子之称的相对论电子通量增强和损失过程一直是空间物理学和空间天气学研究的热点.本文通过对20002016年间,地球同步轨道相对论电子通量降低至背景通量水平并持续时间长达3天以上这一特殊现象进行了相关统计研究.从事件的时间分布角度,本文研究了约1.5个太阳活动周内共62例事件随太阳活动水平高低的分布情况,结果表明:在太阳活动周下降期有较少的事件发生,而在峰年、谷年这类事件的发生率与太阳活动水平的高低并没有直接联系.随后,我们对这62例事件在开始、持续、结束三个阶段分别做了一些相关参数的统计,探讨相对论电子通量长期倒空事件的客观规律和产生机制.研究结果表明:事件发生前,太阳风动压、密度的显著增加引起磁层顶向内收缩,等离子体层顶一直维持在高L区域,IMF Bz分量南向和磁暴过程使相对论电子通量通过绝热和非绝热等物理损失机制降至背景通量水平.当这些相对论电子达到背景通量水平后,较弱的太阳风条件和地磁活动水平不足以提供充分的可以使相对论电子通量增长的源;虽然有些相对论电子通量长期倒空事件期间存在中、小磁暴过程,但这些强度较弱的磁暴很可能不会显著地影响同步轨道相对论电子损失和增长的动态平衡,因此相对论电子仍然可以维持在背景通量水平.如果有长时间的亚暴活动和高强度的ULF (Ultra-Low Frequency)波活动发生,太阳风速度显著增加,那么这些物理过程能提供足够的种子电子和持续的加速条件,使得相对论电子通量打破倒空状态,进而呈现显著增长趋势. 相似文献
2.
日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,简称CME)和共转相互作用区(Corotating Interaction Region,简称CIR)是造成日地空间行星际扰动和地磁扰动的两个主要原因,提供了地球磁暴的主要驱动力,进而显著影响地球空间环境.为深入研究太阳风活动及受其主导影响的地磁活动的时间分布特征,本文对大量太阳风参数及地磁活动指数的数据进行了详细分析.首先,采用由NASA OMNIWeb提供的太阳风参数及地磁活动指数的公开数据,通过自主编写matlab程序对第23太阳活动周期(1996-01-01—2008-12-31)的数据包括行星际磁场Bz分量、太阳风速度、太阳风质子密度、太阳风动压等重要太阳风参数及Dst指数、AE指数、Kp指数等主要的地磁指数进行统计分析,建立了包括269个CME事件和456个CIR事件列表的数据库.采用事例分析法和时间序列叠加法分别对两类太阳活动的四个重要太阳风参数(IMF Bz、太阳风速度、太阳风质子密度、太阳风动压)和三个主要地磁指数(Dst、AE、Kp)进行统计分析,并研究了其统计特征.其次,根据Dst指数最小值确定了第23太阳活动周期内的355个孤立地磁暴事件,并以Dst指数最小值为标准将这些磁暴进一步分类为145个弱磁暴、123个中等磁暴、70个强磁暴、12个剧烈磁暴和5个巨大磁暴.最后,采用时间序列叠加法对不同强度磁暴的太阳风参数和地磁指数进行统计分析.统计分析表明,对于CME事件,Nsw/Pdyn(Nsw表示太阳风质子密度,Pdyn表示太阳风动压)线性拟合斜率一般为正;对于CIR事件,Nsw/Pdyn线性拟合斜率一般为负,这可作为辨别CME和CIR事件的一种有效方法.从平均意义上讲,相较于CIR事件,CME事件有更大的南向IMF Bz分量、太阳风动压Pdyn、AE指数、Kp指数以及更小的Dstmin.一般情况下,CME事件有更大的可能性驱动极强地磁暴.总体而言,对于不同强度的地磁暴,Dst指数的变化呈现出一定的相似性,但随着地磁暴强度的增强,Dst指数衰减的速度变快.CME和CIR事件以及其各自驱动的地磁暴事件有着很多不同,因此,需要将CME事件驱动的磁暴及CIR事件驱动的磁暴分开研究.建立CME、CIR事件及地磁暴的数据库以及获取的统计分析结果,将为深入研究地球磁层等离子体片、辐射带及环电流对太阳活动的响应特征提供有利的帮助. 相似文献
3.
本文分析了1 AU处的行星际磁场、太阳风速度、Kp指数、Dst和AE的变化关系，以及它们和地球同步轨道附近相对论电子通量的变化关系.分析说明，当行星际磁场Bz分量出现南向扰动和太阳风速度增大超过500 km/s时，地球磁层中常常发生磁暴/亚暴活动.在磁暴主相期间，相对论电子(能量E≥1 MeV)通量下降；而在磁暴恢复相期间，相对论电子通量恢复上升.但是，只有在伴随有高强度（AE≥500 nT）的持续性亚暴活动的磁暴恢复相期间，相对论电子的通量才能增长到超过暴前通量值，且能量低于300 keV的亚暴电子的通量越高，相对论电子的通量越高，反之则越低.亚暴注入电子数的多少很大程度上决定了磁暴恢复相期间相对论电子数的多少，这说明亚暴活动注入能量低于300 keV的亚暴电子是磁层相对论电子的一个重要来源. 相似文献
4.
地磁暴的行星际源研究是了解及预报地磁暴的关键因素之一.本文研究了2007-2012年间的所有Dstmin ≤-50 nT的中等以上地磁暴,建立了这些地磁暴及其行星际源的列表.在这6年中,共发生了51次Dstmin≤-50 nT的中等以上地磁暴,其中9次为Dstmin≤-100 nT的强地磁暴事件.对比上一活动周相同时间段发现,在这段太阳活动极低的时间,地磁暴的数目显著减少.对这些地磁暴行星际源的分析表明,65%的中等以上地磁暴由与日冕物质抛射相关的行星际结构引起,31%的地磁暴由共转相互作用区引起,这与以前的结果一致.特别的,在这个太阳活动极低时期内,共转相互作用区没有引起Dstmin≤-100 nT的强地磁暴,同时,日冕物质抛射相关结构也没有引起Dstmin≤-200 nT的超强地磁暴.以上结果表明极低太阳活动同时导致了共转相互作用区和日冕物质抛射地磁效应的减弱.进一步,分析不同太阳活动期间地磁暴的行星际源发现:在太阳活动低年(2007-2009年),共转相互作用区是引起地磁暴的主要原因; 而在太阳活动上升期和高年(2010-2013年),大部分(75%,30/40)的中等以上地磁暴均由日冕物质抛射相关结构引起. 相似文献
5.
本文利用低纬地磁台站的Pi1、Pi2地磁脉动（Pi1-2）资料和地球同步轨道的Pc5地磁脉动资料,对2004年1月到2006年12月38个磁暴事件的地磁脉动参数进行了统计分析.在此基础上,考虑相对论电子的局部加速机制,并加入损失机制,建立了一个初步的磁暴期间地球同步轨道相对论电子通量对数值的预报模型.利用该模型,我们对上述38个磁暴事件进行预报试验,最优化结果是：相对论电子通量对数值的预测值和观测值之间的线性相关系数为0.82,预报效率为0.67.这说明该模式具有较好的预报效果,也表明利用地磁脉动参数进行相对论电子通量预报是可行的. 相似文献
6.
本文根据搭载于Cluster卫星的CIS/CODIF和RAPID仪器的观测数据,统计研究了等离子体片中的H+、O+离子在磁暴期间的时间变化特性,及其对太阳风条件的响应.观测结果表明：(1) 磁暴开始前,O+离子（0~40 keV）数密度保持在较低水平.随着磁暴的发展,O+数密度缓慢上升,其峰值出现在Dst极小值附近;H+离子(0~40 keV)数密度在磁暴开始之前的较短时间迅速增加并达到峰值,在磁暴开始之后迅速降低,并在整个主相和恢复相期间保持在相对较低水平.更高能量的离子则在磁暴开始后迅速增多,并在低能O+离子达到峰值之前达到峰值.因此我们推测磁暴初期从等离子体片注入环电流的主要是H+离子,主相后期O+离子可能扮演更为重要的角色.(2)在地磁活动时期,太阳风密度和动压强与等离子体片中的H+、O+数密度存在一定相关性.等离子体片中的H+离子对北向IMF Bz较为敏感,而IMF Bz南向条件下更有利于太阳风参数对等离子体片中O+数密度的影响.在地磁活动平静期,太阳风条件对等离子体片中的离子没有明显影响. 相似文献
7.
利用FAST卫星ESA仪器第23太阳活动周上升相(1997-1998年)的观测数据,选取20个磁暴期间能量为4～300 eV的离子上行事件,研究不同磁暴相位电离层上行离子的能通量与太阳风、地磁活动以及电子沉降的统计关系.结果表明:(1)在磁暴初相、主相和恢复相离子上行平均能通量为6.08×107eV/(cm2·s·sr·eV)、5.75×107eV/(cm2·s·sr·eV)和3.91×107eV/(cm2·s·sr·eV),初相期间上行离子能通量最大;(2)上行离子能通量与太阳风动压、行星际磁场Bz分量存在相关关系,相关系数分别为0.47和-0.38;(3)在磁暴初相、主相和恢复相上行离子能通量与Sym-H的相关系数分别为0.74、-0.77和-0.54,与Kp的相关系数分别为0.53、0.75和0.65,整体上离子上行与Sym-H指数的相关性好于Kp指数;(4)在磁暴初相、主相和恢复相上行离子能通量和电子数通量的相关系数分别为0.74、0.52和0.32,表明磁暴期间软电子(＜1 keV)沉降可以显著提高电离层离子温度;F区的等离子体摩擦加热和双极电场是离子上行的重要获能机制.本文构建的上行离子能通量与Sym-H和电子数通量的经验关系显著,可用于磁流体模拟研究. 相似文献
8.
采用GOES9卫星观测的能量大于2MeV和大于4MeV电子通量和行星际飞船ACE太阳风参数的高时间分辨率资料,以及磁暴指数Dst资料,分析了1998年4-5月期间地球同步轨道电子通量增强事件的时间和能量响应特征及其与行星际太阳风参数、磁暴和亚暴等扰动条件的对应关系.结果表明,地球同步轨道相对论性（MeV）电子通量增强事件有明显的周日变化,中午极大和午夜极小.4月22日和5月5日开始的两次大事件中,能量大于2MeV电子通量中午极大值上升到最大值的时间尺度分别约为4天和1天,中午极大值高于背景水平的持续时间分别为13天（4月22日-5月4日）和16天（5月4日-20日）以上.每次MeV电子通量增强事件的能量范围不完全相同.两次大事件的上升段都对应于磁暴的恢复相,与太阳风动压脉冲、高速流脉冲和负Bz分量关系密切. 相似文献
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10.
本文统计分析了2001—2005年的39次大磁暴事件(Dst-100nT)期间TIEGCM模式和CHAMP卫星大气密度数据.研究结果表明,模式结果与实测数据具有较好的一致性,但仍存在一定的偏差.大气密度及增量与SYM-H指数相关性较好,并且随纬度、光照条件和地磁活动水平变化.模式低估了磁暴期间大气密度的增幅,特别是在地磁活动水平较强时模式与实测的偏差较大.模式的偏差在高纬地区高于低纬地区,日侧高于夜侧.Dst指数越低,偏差越大,而当Dst指数低于-150nT以后,绝对偏差和相对偏差变化不明显. 相似文献
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I. N. Myagkova M. I. Panasyuk Yu. I. Denisov V. V. Kalegayev A. V. Bogomolov V. O. Barinova D. A. Parunakyan L. I. Starostin 《Geomagnetism and Aeronomy》2011,51(7):897-901
The study of variations in the electron flux in the outer Earth radiation belt (ERB) and their correlations with solar processes
is one of the important problems in the experiment with the Electron-M-Peska instrument onboard the CORONAS-Photon solar observatory.
Data on relativistic and subrelativistic electron fluxes obtained by the Electron-M-Peska in 2009 have been used to study
the outer ERB dynamics at the solar minimum. Increases in outer ERB relativistic electron fluxes, observed at an height of
550 km after weak magnetic disturbances induced by high-velocity solar wind arriving to the Earth, have been analyzed. The
geomagnetic disturbances induced by the high-velocity solar wind and that resulted in electron flux variations were insignificant:
there were no considerable storms and substorms during that period; however, several polar ground-based stations observed
an increase in wave activity. An assumption has been made that the wave activity caused the variations in relativistic electron
fluxes. 相似文献
12.
L.R. Lyons D.-Y. Lee H.-J. Kim J.A. Hwang R.M. Thorne R.B. Horne A.J. Smith 《Journal of Atmospheric and Solar》2009,71(10-11):1059-1072
High geomagnetic activity occurs continuously during high-speed solar wind streams, and fluxes of relativistic electrons observed at geosynchronous orbit enhance significantly. High-speed streams are preceded by solar wind compression regions, during which time there are large losses of relativistic electrons from geosynchronous orbit. Weak to moderate geomagnetic storms often occur during the passage of these compression regions; however, we find that the phenomena that occur during the ensuing high-speed streams do not depend on whether or not a preceding storm develops. Large-amplitude Alfvén waves occur within the high-speed solar wind streams, which are expected to lead to intermittent intervals of significantly enhanced magnetospheric convection and to thus also lead to repetitive substorms due to repetitively occurring reductions in the strength of convection. We find that such repetitive substorms are clearly discernible in the LANL geosynchronous energetic particle data during high-speed stream intervals. Global auroral images are found to show unambiguously that these events are indeed classical substorms, leading us to conclude that substorms are an important contributor to the enhanced geomagnetic activity during high-speed streams. We used the onsets of these substorms as indicators of preceding periods of enhanced convection and of reductions in convection, and we have used ground-based chorus observations from the VELOX instrument at Halley station as an indicator of magnetospheric chorus intensities. These data show evidence that it is the periods of enhanced convection that precede substorm expansions, and not the expansions themselves, that lead to the enhanced dawn-side chorus wave intensity that has been postulated to cause the energization of relativistic electrons. If this inference is correct, and if it is chorus that energizes the relativistic electrons, then high-speed solar wind streams lead to relativistic electron flux enhancements because the embedded large-amplitude Alfvén waves give multi-day periods of intermittent significantly enhanced convection. 相似文献
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The relation of the fluxes of relativistic electrons in geostationary orbit during magnetic storms to the state of the magnetosphere and variations in the solar wind parameters is studied based on the GOES satellite data (1996–2000). It has been established that, in ～52–65% of all storms, the fluxes of electrons with energies higher than 0.6 and 2 MeV during the storm recovery phase are more than twice as high as the electron fluxes before a storm. It has been indicated that the probability of such cases is closely related to the prestorm level of fluxes and to a decrease in fluxes during the storm main phase. It has been found that the solar wind velocity on the day of the storm main phase and the geomagnetic activity indices at the beginning of the storm recovery phase are also among the best indicators of occurrence of storms with increased fluxes at the storm recovery phase. 相似文献
15.
V. I. Degtyarev I. P. Kharchenko A. S. Potapov B. Tsegmed S. E. Chudnenko 《Geomagnetism and Aeronomy》2010,50(7):885-893
The dynamics of the Pc5 and Pi1 pulsation characteristics and relativistic electron fluxes at geostationary orbit were comparatively
analyzed for three nine-day intervals, including quiet periods and periods of geomagnetic storms. It was shown that relativistic
electron fluxes increase considerably when the power of global Pc5 pulsations and the index of midlatitude irregular Pi1 pulsations
increase simultaneously. The correlation between the characteristics of Pi1 and Pc5 geomagnetic pulsations and the level of
the relativistic electron flux at geostationary orbit during the magnetic storm recovery phase were studied. It was shown
that the correlation coefficient of the relativistic electron maximal fluxes during the magnetic storm recovery phase with
the parameter of midlatitude Pi1 pulsations is slightly higher than such a correlation coefficient with the solar wind velocity. 相似文献
16.
V. I. Degtyarev S. E. Chudnenko I. P. Kharchenko B. Tsegmed B. Xue 《Geomagnetism and Aeronomy》2009,49(8):1208-1217
The relation of the maximal daily average values of the relativistic electron fluxes with an energy higher than 2 MeV, obtained
from the measurements on GOES geostationary satellites, during the recovery phase of magnetic storms to the solar wind parameters
and magnetospheric activity indices has been considered. The parameters of Pc5 and Pi1 geomagnetic pulsations and the relativistic
electron fluxes during the prestorm period and the main phase of magnetic storms have been used together with the traditional
indices of geomagnetic activity (A
E, K
p, D
st). A simple model for predicting relativistic electron fluxes has been proposed for the first three days of the magnetic storm
recovery phase. The predicted fluxes of the outer radiation belt relativistic electrons well correlate with the observed values
(R ∼ 0.8–0.9). 相似文献