地球磁层对太阳风动压脉冲结构响应的研究进展

综述了近年来国内外关于磁层对太阳风动压脉冲结构多时空尺度响应的观测结果以及物理模型。另外报道TC-1卫星在近地磁尾等离子片区观测的激波直接驱动磁尾等离子体片等离子体振动增强的新现象,并利用GOES飞船、LANL系列飞船,以及地磁数据,分析了该现象发生时地球同步轨道和地面对动压脉冲结构的响应。

基于磁流体力学模拟的太阳高能粒子物理模式研究进展

太阳高能粒子(SEP)事件是一类重要的空间天气灾害性事件,其数值预报研究在空间天气预报研究中占有很重要的地位。SEP事件主要包括3种类型:与太阳耀斑爆发相关联的脉冲型事件,与日冕物质抛射驱动的激波相关联的缓变型事件,以及同时具有缓变型和脉冲型事件特征的混合型事件。其中,缓变型SEP事件持续时间较长并且高能粒子强度较大,对这类事件的模拟是当前研究的难点。目前针对缓变型SEP事件的模拟工作业已发展了多个理论和数值模型。每个模型都对SEP加速和传播的复杂过程作了基本的假设,这些模型的模拟结果能够部分重现观测到的SEP事件特征。而若要提高预报SEP事件的能力,则需要将描述三维日冕物质抛射驱动的激波模型与描述高能粒子在行星际空间中的加速和传输的模型耦合起来,建立基于接近真实的SEP加速和传播的三维太阳风背景模拟及以激波参数为输入的SEP模型。主要回顾了缓变型SEP事件中粒子的加速和传输方面的研究进展,以及可用于获取CME激波传播参数的磁流体力学太阳风模型研究现状;综述了缓变型SEP事件的激波一粒子模型(shock-and-particle model);最后对未来工作进行了讨论和展望。

基于全球定位系统的东亚电离层不规则体特性

利用2003年7月-2005年6月东亚110°E子午线附近的全球定位系统观测资料,对东亚区电离层不规则体形态特性及其随磁纬的变化进行了分析.主要结果表明：在处于磁纬±10°以内的磁赤道区,海南和东南亚台站存在明显的电离层不规则体活动,海南电离层闪烁与东南亚总电子含量起伏活动存在明显的相似性,在两分季明显增强且趋于对称,在两至季明显减弱且呈现一定不对称性,相对于其他季节,6月至季的电离层不规则体活动存在2～3 h的地方时延迟.而处于磁纬±14°以上的低中纬区,电离层不规则体活动会明显减弱,且南北半球呈现明显的形态差异.随着磁纬的增加,北半＋球电离层不规则体活动在两分季迅速减弱直至消失,在夏季相对有所增加;南半球所有季节的电离层不规则体活动会逐渐减弱直至消失.

太阳风与火星的相互作用

考虑太阳风动压与火星电离层中的粒子热压与磁压之和平衡,建立了火星磁层顶形成的理论模型。结合卫星观测数据,对子午面内向日侧火星磁层顶位形进行数值计算和分析,研究了火星磁层顶位形及其与太阳风动压之间的变化关系。结果认为,火星磁层顶位形与地球磁层顶相似;太阳风动压越大,火星磁层顶越靠近火星;反之,越远离火星。这些结果,对于了解火星感应磁层形成的物理机制有着重要科学意义。

闪电引起的天电和红闪现象的模拟研究

用二维时变的电磁场模型,研究了闪电放电产生的天电和红闪现象.模拟结果表明:闪电放电产生的电场包括辐射场和准静电场.辐射场在地面-电离层波导中传播形成大气中的天电.由准静电场引起的N2分子第一个正波段的光辐射形成红闪现象.用模拟的方法表明,在红闪的空间结构发生变化的过程中,有明显“V”形结构;在红闪的整体机构中,中心部分是一个光强度相对较强的核,周围包着光强度相对较弱的晕.

磁尾等离子体片和地球同步轨道区域对行星际激波的响应

2004年7月22日,WIND飞船探测到一个典型的行星际激波,激波前为持续较长时间的微弱南向磁场,越过激波面,磁场发生南向偏转并被压缩.当激波作用于磁层时位于磁尾等离子体片不同位置的TC-1卫星和Cluster卫星都观测到等离子体对流迅速增强.Cluster上搭载的电场探测仪器可以直接观测到晨昏电场的增加.位于磁尾等离子体片以及地球同步轨道不同位置的卫星观测到的磁场变化则不同:TC-1观测到磁场大小几乎不变但磁场仰角变小,而离赤道较远的Cluster卫星则观测到磁场显著增强;位于午夜侧附近的GOES-10卫星观测到磁场强度突然增加,磁场仰角变小;位于晨侧的GOES-12卫星的观测则表现出简单的磁场压缩,即磁场强度及各分量都显著增加.另外,分布在各个磁地方时的LANL卫星观测的高能质子和高能电子通量都脉冲增强,在向阳面粒子通量的变化比夜侧明显,位于午夜侧的粒子通量响应则最弱.文中还讨论了这些观测现象的可能的物理解释.以上磁层响应是由动压脉冲结构以及磁场南向偏转共同作用的结果.