1989年3月13—14日大磁暴期间的磁扰和等效电离层电流体系

本文研究1989年3月13—14日大磁暴期间中低纬度区地磁场扰动的特点。用中国地磁台链9个台站地磁场三分量的时均值得出等效电流体系,并分离出Sq。

多点磁场协同探测反演电离层电流密度

相对于传统的单点磁场探测,多点磁场协同探测可以同时获得各测点磁场.消除探测磁场随时间的变化.能更好地计算空间电流密度.根据由多点磁场反演计算空间电流密度的计算方法.开展数值仿真.分析卫星编队数量、卫星编队构型、卫星定位偏差、卫星姿态测量误差、磁场测量误差、外部磁场强度及外部电流密度等对电流反演误差的影响.仿真结果表明、5星编队优于4星编队.在5星编队条件下.卫星姿态测量误差、卫星编队构型和外部磁场强度是反演误差的主要来源.根据仿真结果,当卫星姿态误差为0.001°.卫星编队尺度约为100 km时,赤道区域电流密度的反演相对误差约为24%.

磁暴期间极区电离层等效电流无旋分量变化1.个例分析

磁暴期间极区电离层电导率分布发生变化,导致场向电流和电离层电流无旋分量形成的电流回路也随之发生复杂变化.通过地磁反演获取极区电离层等效电流,有助于分析磁暴期间上述电流回路变化规律.本文应用低秩近似方法实现了极区INTERMAGNET地磁台网磁扰观测资料的反演,获得了2015年9月20日、11月30日两次典型磁暴活动期间北半球极区电离层等效电流信息,重点考察了无旋分量在磁暴期间变化规律.主要结论有:电离层等效电流包含无源分量和无旋分量,磁暴期间总体呈现为无源分量主导,无旋分量占比较少的特征;磁暴急始阶段,地磁场扰动源主要来自磁层顶,电离层电流没有明显变化;磁暴主相阶段,极区电离层等效电流无源分量呈双涡结构,与以往的研究一致,而无旋分量主要由晨侧流向昏侧;恢复相阶段,极区地磁活动减弱,等效电流无源分量双涡结构发生演化,无旋分量中由日侧流向夜侧的电流成分增加;恢复相后期等效电流无旋分量主要由昏侧流向晨侧,与主相时相比流向相反.无旋电流流向的变化能够反映场向电流在电离层中的闭合电流的总体流向变化,流向出现反转可能是受场向电流变化的影响.

利用低轨道卫星地磁观测反演电离层电流概述

随着现代卫星技术的发展,携带高精度磁力计的低轨道卫星成为地磁场观测的重要手段,可以提供全球持续的磁场观测,而不受地面和低空天气条件的影响.空间电流,特别是电离层电流,是引起地表和低轨道卫星高度处磁场扰动的主要来源.本文简要介绍了低轨磁测卫星的发展历史和在轨定标流程与方法,回顾了电离层电流的起源、研究历史及产生机制,并详细介绍了利用卫星磁测数据反演电离层不同电流的方法.基于地基和卫星磁测对同一电流的分析结果并不总是一致的,有时会出现明显的差异.造成这些差异的原因可能与采用不同的数据源(比如地基与卫星、卫星与卫星之间)及反演算法中的假设有关.基于有限的观测,在反演中通常要对电流的几何形状和所在位置进行一定的假设,而这些假设可能并不完全满足实际电流的分布.因此,将地基台站和卫星磁测结合起来,通过对比和交叉验证,是检验和改进电离层电流反演算法中假设的合理性的一种有效手段.利用融合后的磁场观测数据,建立更准确的电离层电流反演算法,全面分析电流的形态学和气候学特征,建立以地球磁场信号为媒介的空间天气监测理论与方法,将有助于提升人们对电离层发电机理论、磁层状态以及电离层与磁层之间能量耦合途径等科学问题的理解.

极区电离层电流与极光电集流指数关系的定量分析

极区电离层电流体系主要是由场向电流产生的,在平静状态下,极区电流由一对晨昏电流涡组成,而当亚暴发生时,强度为几百万安培的西向电集流造成极区地磁场的剧烈扰动,极光电集流的强度通常用极光电集流指数AL,AU,AE和AO来描述,本文用国际磁层研究计划(IMS)执行期间,由北半球71个高纬地磁台的资料所得到的极区电流函数,定量分析极区电流特征与极光电集流指数的关系,研究结果表明,AL,AU指数与AE指数有很好的线性关系,所以可以用AE(乘以适当比例因子)近似代替AL和AU,AE指数可以近似表征极区总电流以及晨昏电流涡强度,定量分析表明,AE指数的1 nT对应极区总电流1000 A.AE指数与最大西向电流密度有很好的正比关系,AE指数的1 nT对应地磁子夜最大西向电流密度1 A/km,在夜间扇区的不同地方时,电流密度随纬度变化的趋势大体相似,最大西向电流密度一般位于地磁子夜附近和地磁纬度65°～70°处,而东向电流密度在80°附近达到极大值,分析还表明,就5min平均值而言,AE指数的饱和值约为700 nT,AL的饱和值约为-500 nT,所以,在研究磁层-电离层过程时,使用饱和值以上的极光电集流指数需十分谨慎。

电离层等效电流体系对行星际激波的响应研究

行星际激波是导致地球磁层-电离层系统发生扰动的重要原因之一,其可以通过对磁层-电离层系统电流体系的改变来影响地磁变化.本文采用全球三维磁流体力学数值模拟方法,分析了行星际激波作用下电离层等效电流体系的即时响应.模拟结果表明,在激波作用下伴随着异常场向电流对的产生,电离层在午前午后出现一对反向的等效电流涡.这对涡旋一边向极侧和夜侧运动,一边经历强度增强和减弱直至消失的过程.激波过后等效电流体系图像逐渐演化为激波下游行星际条件控制的典型图像.这个响应过程与行星际激波强度有关,激波强度越强,则反向的等效电流涡旋强度越大,寿命也就越短.

1998年5月磁暴磁层电流体系的地磁效应分析

低纬度地区地磁场的短时变化主要由以下电流体系产生 :电离层发电机电流(IDC)、对称环电流 (SRC)以及由部分环电流和Ⅱ区场向电流及其电离层回路组成的内磁层三维电流体系 (PRFI) .此外 ,由Ⅰ区场向电流及其电离层回路组成的电流体系 (FACI)所产生的低纬地磁场也是不可忽略的 .本文针对 1 998年 5月 1— 6日的大磁暴 ,首先利用多个同子午线台站对的数据分离并消去由IDC电流产生的Sq场 .然后 ,通过线性建模分离其他电流体系产生的磁场成分 .结果表明 :(1 )发生在 5月 1— 6日的磁暴可以分为两个过程 ,PRFI和FACI电流体系在 1— 3日不明显 ,在 4— 5日伴随着亚暴强烈发生 .(2 )SRC的变化情况在第一阶段同Dst指数相似 ,在第二阶段明显滞后于Dst指数 .(3 )在 5月 4— 5日 ,PRFI在SRC之前增强 ,随着PRFI和FACI的恢复 ,SRC开始增强 .

极隙区粒子和电流的观测和研究

处于高纬向日面的极隙区是太阳风能量、动量和质量可以直接进入地球磁场并到达地球的近地空间的区域。本文简要介绍了极隙区的观测和研究，综述了极隙区的粒子沉降、场向电流、等离子体对流和电离层电流的特征。

近地空间大尺度电流体系

本文简要叙述了磁层-电离层系统大尺度电流体系的观测和研究的基本原理.对五种主要电流体系的形成机制、形态学特征及其在日地能量耦合过程中的作用进行了讨论.

地磁脉动与太阳活动(英文)

地磁脉动作为在地面或磁层内记录到的磁流体波覆盖了很宽的频率范围(10^(-3)～10Hz),称为超低频波(ULF)。目前国际上粗略地将地磁脉动分为连续脉动(Pc)和无规脉动(Pi)两大类。Pc主要在磁平静条件下观测到的长时间连续的准正弦形的脉动。而Pi则与磁层扰动即与太阳活动有较密切的联系。 太阳耀斑效应的地磁脉动Psfe: 图1给出1988年12月16日0836UT的Psfe,由0833UT的3B级耀斑爆发引起。这类脉动过去讨论的并不多,基本特性如下: (1)只有较强的耀斑(通常二级以上)才激发这类脉动。(2) 脉动的开始通常落后于耀斑爆发时间数分钟。(3) 这类脉动必然伴随电离层D层的突然骚扰(SID)。(4)其东西分量常比南北分量强得多。(5)幅度通常较小(1nT左右)。 目前认为:Psfe脉动是耀斑引起电离层电导率局部的突然增强,因而产生电离层电流体系的扰动,它的直接激发源在电离层内,这与其它主要类型脉动源于磁层有本质不同。 与磁爆急始相关的地磁脉动Psc:图2给出1988年12月18日0225UT的伴随磁爆急始的Psc脉动。通常认为是高速太阳风对向阳面磁层的突然压缩而形成激波,这已为空间观测证实。当激波扫过地球时即观测到Psc,它是全球性的现象。Psc通常是脉冲式的,也可能含有衰减振荡。幅度很大,可达十几个nT。