同步轨道磁场对太阳风扰动的响应

论文摘要

由于地球同步轨道对于航天活动和空间天气应用的特殊意义,近年来同步轨道附近空间环境对太阳风中扰动的响应研究成为空间物理研究和空间天气研究的热点课题之一,对该响应过程及其变化规律的认识对我们了解太阳风-磁层的耦合系统的相互作用至关重要。本论文围绕同步轨道附近的磁场对太阳风扰动（包括太阳风动压脉冲和行星际激波）的响应开展了多卫星的数据分析工作,并结合数值模拟来理解观测事实。我们就同步轨道磁场对太阳风动压脉冲的响应进行了统计研究。利用1998年到2005年的期间的太阳风卫星(ACE,WIND,我们甄别出111个太阳风动压脉冲事件,而同步轨道磁场对同一个脉冲事件的响应,可以由2到3个在同步轨道的GOES卫星在不同的当地时间观测到。统计结果表明,同步轨道磁场的响应幅度在当地时间正午的时候有一峰值,然而响应的相对幅度（dBz/Av-Bz）对当地时间的依赖性就明显的减弱了。我们发现同步轨道磁场的响应幅度（dBz）与响应期间的磁场平均值（Av-Bz）存在线性关系,而且随着相对动压强度的增加,这种扰动的变化率增加。而行星际磁场的方向对同步轨道磁场响应的影响不大。同步轨道磁场响应的幅度主要是由响应期间的当地磁场所决定的。这个结果和我们用MHD模型模拟的结果一致。我们还研究了同步轨道磁场对行星际激波的响应。我们从ACE卫星的太阳风数据中找出了250个行星际快激波,其中有216个事件有明显的同步轨道磁场的响应。当磁层处于非常平静的情况时（Dst＞-30）得到与脉冲响应类似的结论。同步轨道磁场响应的幅度对当地时间依赖强,在正午时有峰值,但是同步轨道磁场响应的相对幅度对当地时间的依赖性大大的减弱了。当磁层仅被适当压缩之后,同步轨道磁场响应的幅度与响应期间的当地磁场成正比关系,而且随着磁层的压缩加剧,同步轨道的扰动变化率增加。在当地时间正午附近观测到的同步轨道磁场的响应幅度与激波上下游的动压根号变化成正比。最后,我们利用激波扰动,以及由激波扰动引起的同步轨道磁场响应和地面地磁指数SYM-H的响应,来讨论同步轨道磁场扰动和地磁指数SYM-H响应之间的关系。在当地时间正午区域观测到的同步轨道磁场响应幅度,和SYM-H的响应幅度有很好的线性关系,这表明影响SYM-H响应幅度的主要因素来自磁层顶电流体系。通过SYM-H响应幅度与激波上下游的太阳风动压根号(d（Pd）1/2)之间的关系,可以用SYM-H指数粗略估算SSC或者SI+的幅度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 研究的背景
• 1.2 目前的研究的进展
• 1.3 本文研究的目的
• 第二章 数据来源,计算公式及所使用的方法
• 第三章 主要的研究
• 3.1 同步轨道磁场对太阳风动压脉冲的响应
• 3.1.1 太阳风动压脉冲的统计性质
• 3.1.2 同步轨道磁场响应幅度对当地时间的依赖关系
• z）的主要因素'>3.1.3 决定同步轨道磁场响应幅度（dB_z）的主要因素
• 3.1.4 与MHD模拟数据的比较
• 3.2 同步轨道磁场对行星际激波的响应
• 3.2.1 同步轨道磁场对行星际激波的响应与对太阳风动压脉冲响应的一些对比
• 3.2.2 行星际激波的法向对同步轨道磁场响应的影响
• 3.2.3 同步轨道磁场响应幅度与同步轨道磁场在响应期间的本底磁场之间的关系
• 3.3 地磁指数SYM-H和同步轨道磁场,以及行星际激波的关系
• 3.3.1 SYM-H的响应幅度与激波上下游动压根号差之间的关系
• 3.3.2 SYM-H的响应幅度和同步轨道磁场的响应幅度的关系
• 3.4 关于我们结果的一些简单应用
• 第四章 结论和今后的展望
• 附录A 统计方法的IDL程序
• A.1 最小二乘法做线性拟合
• A.2 计算相关系数的函数
• 附录B ACE卫星观测到的激波列表
• 附录C ACE和WIND观测到的动压脉冲列表
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢