地磁平静期间磁层高能粒子非垂直地磁截止刚度研究

地磁截止刚度是定量衡量地球磁场对高能粒子屏蔽效应的参数,描述了高能粒子穿越磁层到达指定观测点的带电粒子刚度阈值.人们一直研究垂直方向上的截止刚度,但对作为方向函数的截止刚度,缺少详细研究.我们使用单粒子方法,倒向追踪粒子的运动状态,计算了近地空间不同投掷角度的高能粒子地磁截止刚度,研究发现:(1)天顶方向或者垂直方向的截止刚度通常不是最小地磁截止刚度;(2)最小地磁截止刚度对应的投掷角方向最大为沿着磁场方向,即0°方向;其次为天顶方向,也就是通常所说的垂直方向;然后为180°方向,即磁场的反方向;(3)全球范围截止刚度对应的投掷角分布符合两端上翘的正态分布形态,不考虑两端最大占比,其中心在90°附近;(4)通过地磁平静期间的数值模拟发现,使用垂直方向的截止刚度对比最小截止刚度将平均高估13.17%,最大可能高估70%;(5)不同经纬度高能粒子的截止刚度与投掷角不存在明显关系.我们的研究将对行星际高能粒子以及银河宇宙线进入磁层,尤其是高纬度地区磁层和行星际空间的高能粒子耦合机制具有重要意义.同时对极盖区辐射吸收、高能银河宇宙线造成的大气层化学过程以及极地空间背景等离子体的相关研究具有重要意义.

X射线天体源观测时间估计方法

空间探测器对X射线天体源的有效观测时间主要受空间环境因素的制约,制约有效观测时间的主要因素包括太阳避免角、地球对源的遮挡及南大西洋异常区等。然而卫星处于一些高粒子本底区域,太阳与地球之间的光照区及视场指向接近地球时,本底水平很高而且难以确定,这些时间的数据也难以使用。利用orbitTools函数库预测轨道,HEAsoft的attitude函数库计算空间环境变量,利用这些空间环境变量对源的观测时间进行估计,并通过与实际观测比较,证明本方法估计的观测时间与实际情况一致。

由环电流的宇宙线效应验证二维对称环电流模型

本文利用不同纬度超中子堆记录的宇宙线强度,对不同磁暴类型下环电流的宇宙线效应进行了分析。加强的西向环电流使宇宙线截止刚度下降,在某些特大的磁暴中,中低纬字宙线截止刚度下降可达1GV以上,从而使宇宙线强度增加。利用二维对称环电流模式,从宇宙线的角度计算了环电流的磁暴效应。与实际观测值的对比显示,除非特大的磁暴过程,利用该模式所得结果与实际观测符合得较好。