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1.
本文通过分析两次大磁暴期间的中性原子(ENA)通量数据,试图揭示环电流离子通量的变化规律,进一步探讨环电流的形成和损失机制,以及磁暴和亚暴的关系.两次磁暴期间ENA通量的变化呈现出一些重要的特征:(1)通量随能量的增高而快速降低,磁暴主相期间高能端通量所占比重增大;(2)通量比例曲线的起伏远比通量曲线的起伏要平缓;(3)通量的起伏与AE指数之间没有简单的对应关系;(4)磁暴恢复相开始前,ENA通量出现短时间的猛烈增长,特别是低能端通量的增长异常迅速;(5)Dst/SYM-H指数快速恢复期间,ENA通量的变化表现为两个完全不同的阶段:先降低,后增大.忽略影响ENA通量的其他次要因素,ENA通量的上述特征直接反映了环电流的发展规律.环电流离子通量随能量的增高快速下降,磁暴主相期间可能由于高能O+的增加使得能谱有所变硬.离子主要受南向行星际磁场(IMF)所引起的对流电场的驱动注入到环电流区域,通量的变化大体上是无色散的.亚暴活动与环电流的增长没有直接的因果关系,但亚暴活动会引起环电流离子通量的短时间尺度波动.恢复相开始前,环电流离子在昏侧区域发生堆积,使得局部离子通量变大.这可能是由于屏蔽电场的形成削弱了内磁层对流电场,造成离子在磁层顶的逃逸损失过程减弱.在Dst/SYM-H指数的快速恢复期间,环电流离子通量的衰减速度也可能发生阶段性变化.这说明Dst/SYM-H指数并不能准确反映环电流的强度,环电流的衰减过程可能具有比先快后慢更为复杂的阶段性模式. 相似文献
2.
作为地球磁层中一种分布广泛的电磁波，电磁离子回旋波(Electromagnetic ion cyclotron waves,简称EMIC波)是地球辐射带相对论电子的重要损失机制.EMIC波通常呈现H+、He+和O+三种不同频段，不同频段对相对论电子的散射效应和损失时间尺度大不相同.准线性理论是定量分析不同频段EMIC波对地球辐射带相对论电子散射效应的重要工具，我们利用基于准线性理论开发的Full Diffusion Code(FDC),分别计算了H+、He+、O+三种频段EMIC波在不同空间范围、背景等离子体条件以及不同传播角模型下对辐射带相对论电子的弹跳平均投掷角散射系数，建立了L=1.5～7,背景等离子体参数α*(=fpe/fce)=6～30范围内的多频段EMIC波电子散射系数矩阵库.进而，我们计算了辐射带相对论电子在不同频段EMIC波散射作用下的损失时间尺度，获得了在不同磁层条件下EM... 相似文献
3.
磁暴的发生与环电流的变化密切相关.除了对称环电流外，部分环电流在磁暴的发展过程中也起到了重要的作用，同时部分环电流通过场向电流与极区电离层中的电流形成回路.本文应用INTERMAGNET地磁台网北半球中低纬区域地磁台站数据，对不同强度4个磁暴事件主相和恢复相期间部分环电流和场向电流的磁地方时分布进行了分析和讨论.对于每一个磁暴事件，在低纬地区（地磁纬度约0°—40°N）选用地磁经度上大致均匀的8个台站，通过坐标转换计算平行于磁偶极轴的地磁场水平分量H来分析磁暴期间环电流所引起的磁场扰动；在低纬地区8个台站的基础上增加中纬地区（地磁纬度约40°N—60°N）地磁经度上大致均匀的6个台站，计算地磁坐标系下地磁场东西分量Y来分析磁暴期间场向电流在中低纬地区引起的磁场扰动.结果表明，磁暴主相期间的部分环电流主要作用于磁地方时昏侧和夜侧扇区，并且主相和恢复相期间部分环电流引起的磁场变化随着磁暴级别的增大而增大；磁暴主相期间向下的场向电流多出现在夜侧至晨侧扇区，向上的场向电流多出现在昏侧至午后扇区，且中纬地区向下和向上场向电流的展布范围明显大于低纬地区；恢复相期间弱、中磁暴事件的场向电流呈现与部分环电流相同的减弱趋势，而强、大磁暴事件在恢复相末期场向电流引起的磁场变化明显不同于恢复相的其他时刻，这可能与高纬较强的亚暴活动有关. 相似文献
4.
本文根据OMNI、TC-2卫星、LANL系列卫星、Cluster星簇卫星(C1-C4)以及加拿大的8个中高纬地磁台站的观测数据,研究了2005年8月24日强磁暴(SYM-Hmin~ -179 nT)主相期间的强亚暴(ALmin~ -4046 nT)事件特征.该强磁暴在大振幅(IMF Bz min~ -55.57 nT)、短持续时间(~90 min)的行星际磁场条件下产生,有明显的磁暴急始(SSC),强度较大且持续时间较短.发生在磁暴主相期间的亚暴发展的主要特征如下:亚暴增长相期间,C1-C4卫星先后穿越中心等离子体片;亚暴膨胀相触发后,在近地磁尾(X~-6RE)可观测到磁场偶极化现象;等离子体无色散注入区在亚暴onset开始后迅速沿经向扩展,但被限制在有限的经度范围;磁纬60°附近,Pi2地磁脉动振幅超过了100 nT.膨胀相开始后,在中、高磁纬地磁台站可观测到负湾扰,近地磁尾可观测到Pi2空间脉动,中磁尾区域可观测到尾向流、磁重联以及O+/H+数密度比值在亚暴onset之后增大等现象.分析表明该强磁暴主相期间的强亚暴现象发生时序是自内向外:X~-6RE处TC-2观测到磁场偶极化(~09:42:30 UT),同步轨道卫星LANL1994-084观测到等离子体无色散注入(~09:44:30 UT),X~-17.8RE处C1观测到磁场重联(~09:45:30 UT),由此推断该亚暴事件很可能是近地磁尾不稳定性触发产生,其发生区域距离地球很近. 相似文献
5.
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
6.
本文通过对TC-2卫星上搭载的中性原子成像仪(NUADU)在2004年11月发生的一次大磁暴期间观测到的一系列中性原子(ENA)图像的分析,试图给出环电流在磁暴期间的演化模式.研究表明,南向的行星际磁场(IMF)分量在离子从磁尾向内磁层注入和随后的环电流增长过程中起着关键的作用.IMF转为北向后,离子注入随即很快停止.在离子注入增强期间,离子的漂移路径是开放的,以致大量环电流离子从黄昏侧注入后快速地损失在黄昏至正午的磁层顶.所以,环电流往往在离子漂移路径从开放变为封闭后才达到最大强度,而不是在这之前,尽管那时的离子注入强度更大.在该磁暴主相期间,离子注入发生在17∶00~22∶00 LT范围内,形成极其不对称的环电流分布形态.而在恢复相期间,由于受大的IMF By分量的影响,离子注入区的地方时分布范围东向扩张.对称环电流在磁尾对流减小、离子漂移路径变为封闭形态之后形成.在磁暴恢复相后期,从ENA图像看环电流基本衰减到平静时期的水平,而Dst指数仍然显示较强的磁扰动,这说明越尾电流对Dst指数有很重要的影响. 相似文献
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本文利用DMSP F13和F15卫星观测数据,对2001—2005年58个磁暴(-472 nT≤Min.Dst≤-71 nT)期间高纬顶部电离层离子整体上行特征进行了统计研究.观测表明,磁暴期间,顶部电离层离子上行主要发生在极尖区和夜间极光椭圆区.在北半球,磁正午前,高速的离子上行(≥500 m·s-1)多集中在65° MLat以上;午后,高速离子上行区向低纬度扩展,上行速度要略高于午前;在南半球,磁午夜前,DMSP卫星在考察区域内几乎所有的纬度上都观测到了高速上行的离子;午夜后,各纬度上观测到上行离子的速度明显降低.离子上行期间,DMSP卫星在极区顶部电离层高度上也频繁地观测到电子/离子增温,且电子增温发生的频率要远高于离子增温.O+密度变化分析显示,DMSP卫星磁暴期间观测到的上行离子更多地源于顶部电离层高度.这些结果表明电子增温在驱动暴时电离层离子整体上行过程中起着重要作用. 相似文献
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本次研究围绕张衡一号(ZH-1)卫星监测到的2021年青海玛多MS7.4地震前的电离层效应，采用上下四分位距法和小波变换法处理ZH-1卫星朗缪尔探针(LAP)探测到的电子密度Ne和等离子体分析仪(PAP)探测到的离子密度Ni(He+和O+)数据，经分析发现Ne、 He+密度和O+密度在震前7天(2021年5月14日)和5天(2021年5月16日)出现同步异常。在此基础上，基于地球物理异常多项证据，分析认为2021年玛多MS7.4地震孕育过程包括应力扩张早期、应力扩张晚期和临震加速期，该地震可能通过岩石圈—大气圈—电离层耦合模型的声重波、电磁波通道影响了电离层。 相似文献
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本文采用基于ENA(Energetic Neutral Atoms)次生电子起始脉冲高度分布,统计拟合分离中能段ENA两种主要成分氢和氧的方法,研发了实现ENA氢与氧分离的TWINS卫星原始数据处理软件;其中所需要的脉高分布模型,参照已有理论公式,利用TWINS(Two Wide-angle Imaging Neutral-atom Spectrometers)卫星标定数据进行拟合确定未知参数,再加以计算得到.将上述方法用于TWINS卫星实测数据,分离得到一次大磁暴主相期间ENA-H和ENA-O微分通量随观测视线的分布及其随主相增长的变化.分析发现:(1)ENA-H与ENA-O微分通量的强度和随观测视线的分布特征都有明显差别,从某种角度反映出ENA之源的O~+与H~+离子强度和分布之间的差异;(2)接近主相极大时,ENA-H有很强的低高度发射(LAE,Low Altitude Emission),出现在磁地方时午夜前极光和亚极光纬度区,意味着该区域较强的等离子片和环电流质子沉降,进入到外层基底以下较低高度大气层;而ENA-O则未有明显LAE产生;ENA-O强通量观测视线主要穿过广大环电流区,磁地方时主要在午夜之后以及黄昏前和黎明前后;(3)在磁暴主相快速增长期,ENA-O平均总通量持续增大,而ENA-H同步减小,ENA-O与ENA-H平均总通量的比率随环电流指数Dst绝对值的增大而大致成正比增长. 相似文献
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Three-hourly average values of the Dst, AE and ap geomagnetic activity indices have been studied for 1 years duration near the solar minimum (1974) and also at the solar maximum (1979). In 1979 seven intense geomagnetic storms (Dst < –100 nT) occurred, whereas in 1974 only three were reported. This study reveals: (1) the yearly average of AE is greater in 1974 than in 1979, whereas the inverse seems to be true for the yearly average of Dst, when a higher number of intense storms is present. These averages indicate the kind of activity occurring on the sun as shown in earlier work. (2) The seasonal variation of Dst is higher than that of ap and is almost negligible in AE. (3) The correlation coefficient of ap × AE is in general the highest, as the magnetometers that monitor both indices are close, and is surpassed only by the ap × Dst correlation during geomagnetic storms, when the influence of the ring current is dominant. The correlation of ap × Dst also shows a seasonal variability. (4) For the first time a study of correlation between ap and a linear combination of AE and Dst has also been made. We found higher correlation coefficients in this case as compared to those between ap × Dst and ap ×xs AE. 相似文献
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一、引言自海尔（G.E.Hale）提出太阳耀斑活动的特性为日地关系的重要关鍵这一問題后,近30年来天文学家、地球物理学家对于耀斑所引起的一系列的現象,进行了許多研究工作。爱立生（M.A.Ellison）曾将研究太阳耀斑本身及其所引起的地球物理現象等工作,就其性貭綜合为九个方面.其中联系到地磁方面的为与耀斑几乎同时发生的紫外綫輻射所引起的“鈎扰”,和由于耀斑发射出来的微粒子流在1-2天以后达到地球而引起的“磁暴”. 相似文献
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The data from terrestrial observations of cosmic rays at the global network of stations by the method of spectrographic global survey were used to analyze two Forbush decreases during the geomagnetic storms in March and June 2015. The spectra of cosmic ray variations, pitch angle anisotropy of cosmic rays at different phases of Forbush decrease development, and the changes in the planetary system of geomagnetic cutoff rigidities are presented. It is shown that, during the approximation of the spectra of variations by the power function of particle rigidity in the interval of 10–50 GV, the spectrum index is softer at the maximum modulation phase than during the phases of cosmic ray intensity decline and recovery. In the axisymmetric model of the bounded magnetosphere of the Earth, which takes into account the currents at the magnetopause and the ring current, the distance to the subsolar point and the radius of the ring current, as well as the contribution of the ring current to the changes in geomagnetic cutoff rigidity and to the Dst index during the studied events, are determined. 相似文献
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《Journal of Atmospheric and Solar》2007,69(15):1851-1863
Geomagnetic storms are large disturbances in the Earth's magnetosphere caused by enhanced solar wind–magnetosphere energy transfer. One of the main manifestations of a geomagnetic storm is the ring current enhancement. It is responsible for the decrease in the geomagnetic field observed at ground stations. In this work, we study the ring current dynamics during two different levels of magnetic storms. Thirty-three events are selected during the period 1981–2004. Eighteen out of 33 events are very intense (or super-intense) magnetic storms (Dst ⩽−250 nT) and the remaining are intense magnetic storms (−250<Dst ⩽−100 nT). Interplanetary data from spacecraft in the solar wind near Earth's orbit (ACE, IMP-8, ISEE-3) and geomagnetic indices (Dst and Sym-H) are analyzed. Our aim is to evaluate the interplanetary characteristics (interplanetary dawn–dusk electric field, interplanetary magnetic field component BS), the ε parameter, and the total energy input into the magnetosphere (Wε) for these two classes of magnetic storms. Two corrections on the ε energy coupling function are made: the first one is an already known correction in the magnetopause radius to take into account the variation in the solar wind pressure. The second correction on the Akasofu parameter, first proposed in this work, accounts for the reconnection efficiency as a function of the solar wind ram pressure. Geomagnetic data/indices are also employed to study the ring current dynamics and to search for the differences in the storm evolution during these events. Our corrected ε parameter is shown to be more adequate to explain storm energy balance because the energy input and the energy dissipated in the ring current are in better agreement with modern estimates as compared with previous works. For super-intense storms, the correction of the Akasofu ε is on average a scaling factor of 3.7, whilst for intense events, this scaling factor is on average 3.4. The injected energy during the main phase using corrected ε can be considered a criterion to separate intense from very intense storms. Other possibilities of cutoff values based on the energy input are also investigated. A threshold value for the input energy is much more clear when a new classification on Dst=−165 nT is considered. It was found that the energy input during storms with Dst<−165 nT is double of the energy for storms with Dst>−165 nT. 相似文献
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利用第23太阳活动周中WIND和ACE资料,统计分析行星际扰动对不同水平地磁活动的影响,研究磁暴强度与不同行星际参数之间的相关性,结果发现:①从长期来看,地磁活动指数Dst与太阳风速度的相关性最好,相关性在太阳活动谷年时最高;②多磁暴时序叠加结果证实了导致小、中、强磁暴开始的经验行星际南向磁场条件,磁暴过程中行星际磁场... 相似文献
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根据CRRES卫星上MICS离子成分探测器的观测资料以及前人有关AMPTE卫星的观测数据，研究了地磁活动和太阳活动性对环电流成分以及各种环电流离子的最大通量位置的影响. 观测表明相对于地磁平静时期，在地磁活动的活跃时期，环电流中O+、He++和He+离子的数密度和能量密度占环电流总数密度和总能量密度的份额增加，相反H+离子所占的比例却明显减少. 太阳活动极大年时环电流中H+离子丰度比极小年时低，而O+和He++离子的丰度却比太阳活动极小年时高. 卫星数据观测还表明，在地球磁暴期间，环电流中O+离子和He+离子的最大通量位置会随着地磁的活动径向移动，平均来看太阳活动极大年的能量粒子最大数密度位置距离地球比极小年时约小0.5RE （RE 为地球半径）. 相似文献
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The dynamics of the magnetospheric magnetic field during the magnetic storms of different intensity has been studied. The magnetic field variations on the Earth’s surface were calculated using the paraboloid model of the magnetosphere, taking into account the induction currents flowing in the diamagnetically conductive Earth. Dst and its components have been calculated for ten magnetic storms. It has been indicated that relative contributions of magnetospheric sources to Dst change depending on the storm power. For weak and moderate storms, the contribution of the magnetotail current sheet can reach values comparable with the ring current contribution and, sometimes, can even exceed this contribution. For strong storms, the ring current field dominates over the tail current field, the absolute value of which does not exceed 150 nT (also achieved during less intense storms). For storms with minimum Dst exceeding-200 nT, the tail current field is saturated, whereas the ring current can continue developing. 相似文献
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本文利用中国地磁子午链台站的资料，对1997～1999年期间发生的25次磁暴，用自然正交分量法（NOC）、相关分析和傅里叶分析三种方法，分3个步骤依次分离出依赖于世界时（UT）的暴时变化（Dst）、依赖于地方时（LT）的太阳静日变化（Sq）和太阳扰日变化（SD）.对各种变化时空特征的分析表明：①Dst变化清楚地反映出赤道对称环电流磁扰的空间分布和时间演化特征；②满洲里、北京十三陵和琼中台Sq幅度在多数磁暴主相期间出现极大和极小值，反映了Sq焦点在纬度方向上的移动所产生的地磁效应；③SD变化在主相期间最强，在恢复相期间逐渐减弱；④相关分析和傅里叶分析提供了一种能有效提取Sq和SD变化的方法. 相似文献