午后极光强度与太阳风-磁层耦合函数的相关

利用1997年和1998年南极中山站多通道扫描光度计的地面观测数据和Wind卫星在弓激波上游对行星际磁场和太阳风参数的观测数据,对午后高纬极光强度与太阳风-磁层耦合函数之间的相关性进行定量研究．研究表明,午后630．0 nm极光强度与太阳风-磁层耦合函数间有很好的相关,而557．7 nm的相关性差一些;在考察的所有耦合函数中,午后极光受太阳风电场和能量的影响更直接;同时,行星际磁场的时钟角对午后极光也有很强的控制作用．

太阳风-磁层-电离层耦合过程中的能量收支

太阳风向磁层-电离层(Magnetosphere and Ionosphere,MI)系统输入能量,而输入的能量随后在MI系统中消耗.本文从能量守恒原理出发,讨论太阳风-磁层-电离层(SMI)耦合过程中的能流路径和能量收支的定量关系.主要讨论9个问题:(1)太阳风向MI系统的能量输入,(2)MI系统对能量输入的响应,(3)环电流的能量消耗,(4)极区电离层焦耳加热的能量消耗,(5)极光粒子沉降的能量消耗,(6)磁尾能量的消耗、储存以及返回下游太阳风,(7)平静期间的能量积累与释放,(8)能量在不同能汇中的分配,(9)评价能量函数的准则和方法.

关于IMF北向分量特强时的太阳风－磁层－电离层耦合

关于ＩＭＦ北向分量特强时的太阳风－磁层－电离层耦合沈长寿，资民筠（北京大学地球物理系，１００８７１）（中国艺术研究院，北京）关键词行星际磁场，太阳风－磁层能量耦合函数为检验Ａｋａｓｏｆｕ提出的能量融合函数“’在ＢＺ强北向时能否反映太阳风与磁层扰动间的...

行星际-赤道电场穿透效率的数值模拟研究

电场穿透作为强烈地磁活动期间太阳风-磁层-电离层电动力学耦合的重要形式,近年来一直是空间物理学最为活跃的课题之一.在过去的近40年里人们一直关注于观测证据的寻找以及物理过程的模拟,"电场穿透效率"这一重要定量化指标直到最近几年才得到重视.本文定义赤道电场增量与对应的行星际电场增量的比值为穿透效率,通过数值模拟的方法对穿透效率的地方时变化以及与中性风发电机的关系做了实验性讨论,在一定简化条件下结果表明:(1)不考虑跨极盖电势饱和的情况下,赤道电场增量与行星际电场增量呈线性关系,且中性风发电机并不影响电场穿透效率;(2)恒定重联线长度L的限定下,穿透效率具有明显地方时依赖性.例如对于L=2.6RE,在9LT至23LT之间,穿透效率维持在10%左右;0LT至7LT之间,穿透效率迅速从2%上升至30%后又迅速回落到原始水平,形成尖峰.这些结果基本符合观测特征.

磁暴环电流衰减率对磁层能量状态的影响

赤道环电流是引起磁暴扰动的主要电流体系,环电流衰减速率极大地影响着磁层能量收支估计和磁暴预报.本文提出评价环电流衰减率的两条新指标;(1)E指标(磁暴事件总能量收支平衡指标),即磁暴全过程的积分能量收支平衡;(2)L指标(长期总能量收支平衡指标),即几年、十几年或更长时段内积分能量收支平衡.我们用1998～2003年44个磁暴事件以及第23太阳周(1998～2008年)11年的连续资料,分别检验了几类衰减率模型对上述两条指标符合的情况.结果表明,PA1978和XD2010两类模型对E指标符合得最好,即无论磁暴强弱,它们均显示出事件总能量收支平衡的基本特征;同时,这两类模型与L指标符合得也最好,即它们的长期积分能量基本平衡,而且磁暴期间的能量消耗表现出明显增强的重要特征.

地球磁层软X射线信号的辐射特性研究

太阳风-磁层耦合和地球空间的动力学过程是空间天气的基本驱动要素,在系统尺度上认知这些过程对于空间物理和空间天气的研究至关重要.太阳风电荷交换(solar wind charge exchange, SWCX)机制的提出,为磁层大尺度特性研究提供了一种全新的探测方式,即地球磁层的软X射线成像. SWCX发生在太阳风中的高价态重离子(例如C^(6+)、N^(7+)、O^(7+)、O^(8+)等)和中性原子或分子(例如地球空间中的中性氢原子,日球层中的中性氢原子和氦原子,彗星和其它行星上的水分子、CO_(2)等)发生碰撞时.太阳风离子得到一个或多个电子后进入激发态,随后在回到基态的过程中释放出一个或多个软X射线波段的光子.地球磁层的SWCX软X射线辐射主要发生在日侧的磁鞘和极尖区,因此利用软X射线大范围成像技术可以对磁层进行远距离全景成像,从而在大尺度上认知太阳风-磁层相互作用的基本模式.在此背景下,中欧联合空间科学卫星计划太阳风-磁层相互作用全景成像卫星(Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer, SMILE)得到立项和实施. SMILE卫星将针对日下点附近区域的磁层顶、弓激波、部分极尖区和地球极光进行成像探测,同时对太阳风等离子体和磁场进行原位测量. SMILE卫星计划于2024—2025年发射.本文将阐述地球磁层软X射线辐射的机制、回顾磁层软X射线辐射观测证据及辐射特性方面的研究、总结磁层信号的模拟仿真进展、介绍磁层成像探测计划,并提出未来行星磁层软X射线成像探测的概念.

地磁活动性的低维非线性动力学模型

本文综述了地磁活动性非线性动力学研究的新进展。着重介绍美国NASA/GSFC的Bak-er研究小组刚刚建立的笼头滴水类比模型和Faraday电流环物理模型以及其他学者对地磁活动性AL和AE指数典型时间序列的嵌入维数分析。两个方面的研究工作表明:日地空间环境的预报方法正在更新。

偶极倾角对弓激波日下点距离和尾部张角的影响

通过对IMP 8,Geotail,Magion 4和Cluster 1四颗卫星弓激波穿越数据的统计及拟合分析,定量研究了偶极倾角对弓激波日下点距离和尾部张角的影响.结果表明:弓激波日下点距离随偶极倾角绝对值的增大而增大,且偶极倾角为负值时比其为正值时日下点距离增大的幅度更大;弓激波尾部张角随偶极倾角绝对值增大而减小;当偶极倾角由负变为正的时候,弓激波向地球一侧移动,同时尾部张角增大.研究结果为进一步建立包含偶极倾角效应的弓激波模型奠定了基础.

EISCAT雷达观测到的极区电离层等离子体反常对流

综合分析EISCAT雷达与卫星当地测量数据 ,并利用磁层磁场模式对磁力线进行追踪 ,研究了发生在极光椭圆朝极盖边界附近电离层中 ,一例反常的背离太阳流动的强等离子体对流事件 ,及相关的太阳风 -磁层 -电离层耦合过程 .结果表明 ,磁暴期间IMFBz 指向南时观测到这一反常高速对流 ,及其相应的等离子体性态特征 。

强磁暴期间场向电流分布及其对行星际条件的响应:CHAMP卫星观测

利用CHAMP卫星磁场测量数据,研究2003年11月超强磁暴期间顶部电离层全球大尺度场向电流分布特征及行星际条件的控制作用.结果表明:(1)磁暴期间场向电流密度比平静期大大增强,昼与夜及冬与夏半球不对称;(2)发现沿纬度积分的场向电流密度主要受太阳风动力学压强而不是行星际磁场的控制;(3)磁暴期间场向电流低纬边界向赤道扩展,最低可达45°MLat;向阳侧此扩展直接受南向行星际磁场Bz的控制,相应的行星际-磁层-电离层作用时间尺度约25min;当南向IMFBz小于?30nT时,场向电流朝赤道的扩展出现非线性饱和;而在背阳侧,这一扩展及恢复,比行星际参数的变化滞后约3h,但与表征磁层环电流的Sym-H指数几乎同步变化;(4)磁暴主相期间,背阳侧强场向电流纬度分布范围达25°以上,并出现多达10片以上的多电流片结构.