《日本宇宙开发技术总览》之六 日本的科学卫星(续)

第3号科学卫星“太阳” 1975年是太阳活动最小的时期。众所周知,此时包围地球的电离层状态既受太阳活动变化的极大影响,同时也受地球磁场变动的极大影响。“太阳”卫星正是为了在太阳平静期研究这种太阳活动和包围地球的热层(它的底部是电离层领域)之间的相互作用而计划研制的。当时正在进行一项包括地面观测研究在内的国际合作研究,此年也称国际太阳宁静年。 1975年2月24日“太阳”卫星被送入倾角为32°,远地点高为3140公里,近地     

今年我们还能晒太阳吗?

今年是太阳活动高峰年,前一阵,各大媒体都爆炒太阳对人类的影响,太阳光几乎成了隐形杀手。 太阳峰年的特征之一是太阳耀斑出现频数增加,太阳耀斑活动时有时伴随着太阳远紫外线爆发,大的远紫外线爆发会使太阳紫外辐射量增加10倍,甚至更多。因此,有媒体声称,这使得人类某类疾病的发病率增加等等。而广告也随之而来,如某类防晒霜对防太阳紫外辐射特别有效,要求大家在太阳活动高峰年     

太阳活动对电离层TEC变化影响分析ormalsize

为研究太阳活动对电离层TEC变化的影响,从整体到局部分析了2000—2016年的太阳黑子数、太阳射电流量F_10.7指数日均值与电离层TEC的关系,并重点分析了2017年9月6日太阳爆发X9.3级特大耀斑前后15天太阳活动与电离层TEC变化的相关性.结果表明:由2000—2016年的数据整体看来,太阳黑子数、太阳F_10.7指数、TEC两两之间具有很强的整体相关性,但局部相关性强弱不均;此次耀斑爆发前后太阳黑子数、太阳F_10.7指数和TEC具有很强的正相关特性,太阳活动对TEC的影响时延约为2天;太阳活动对全球电离层TEC的影响不同步,从高纬至低纬约有1天的延迟,且对低纬度的影响远大于中高纬度.太阳活动是影响电离层TEC变化的主要原因,但局部也可能存在其他重要影响因素.      

太阳活动对电离层TEC变化影响分析

为研究太阳活动对电离层TEC变化的影响,从整体到局部分析了2000-2016年的太阳黑子数、太阳射电流量F_(10.7)指数日均值与电离层TEC的关系,并重点分析了2017年9月6日太阳爆发X9.3级特大耀斑前后15天太阳活动与电离层TEC变化的相关性.结果表明:由2000-2016年的数据整体看来,太阳黑子数、太阳F_(10.7)指数、TEC两两之间具有很强的整体相关性,但局部相关性强弱不均;此次耀斑爆发前后太阳黑子数、太阳F_(10.7)指数和TEC具有很强的正相关特性,太阳活动对TEC的影响时延约为2天;太阳活动对全球电离层TEC的影响不同步,从高纬至低纬约有1天的延迟,且对低纬度的影响远大于中高纬度.太阳活动是影响电离层TEC变化的主要原因,但局部也可能存在其他重要影响因素.     

太阳发电机理论研究

太阳活动主要是由磁场产生的, 因此, 对太阳磁场性质和起源的研究具有重要意义. 太阳发电机理论主要研究的是太阳上观测到的与太阳活动相关的磁场起源、磁场特征、各种活动现象之间的相关性及其变化规律. 其是太阳物理学中有待解决的最基本、最重要的问题. 根据太阳黑子及太阳周期的相关观测, 介绍了构成发电机的基本要素, 具体描述了各种典型发电机模型, 并对其分别进行评述, 进而探讨了目前存在的问题及发展方向.      

低纬100—200km间电子数密度的变化

利用光化平衡模式计算了低纬100—200km间白天电子数密度的变化。求得E-F₁谷区的谷深,谷宽、谷高的变化特征。获得如下结果:a.太阳活动明显影响电子数密度随高度及太阳天顶角的变化,发现太阳活动指数与电子数密度间不仅存在正相关,而且存在负相关;b.太阳活动明显影响E-F₁谷区的形态。在一定太阳活动条件下,对同一太阳赤纬和地理纬度,谷深、谷宽与太阳天顶角的关系难以用一简单函数来表示;c.太阳耀斑、地磁活动对该区电子密度有明显影响;d.在讨论100—200km间电子密度时不能忽略O+（2P）和NO的光电离率。      

第23至24周太阳质子事件的统计特征

第23至24太阳活动周（1997-2016年）期间太阳质子事件的强度统计分析表明,1997-2016年期间总共发生了128个太阳质子事件,其中峰值通量范围为10~99pfu,100~999pfu,1000~2999pfu及>3000pfu的事件分别占55.15%,27.94%,9.56%,7.35%.太阳质子事件的不对称性分析表明,不同强度太阳质子事件东西不对称性的程度不相同,其中1000~2999pfu事件的不对称性最强,而3000pfu以上事件的不对称性最弱.第23周期间,太阳质子事件主要发生在太阳活动周两个峰值之间和最大峰值之后的时段,而第24周太阳质子事件主要发生在太阳活动周最大峰值之前.      

基于PCA方法对太阳活动区主要参量的分析

太阳耀斑与太阳质子事件的发生通常与太阳活动区存在非常密切的关系, 对这种关系的深入分析有助于太阳耀斑和太阳质子事件预报模型的建立. 本文利用主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)方法对1997-2010年太阳质子事件所在活动区的主要参量进行分析, 选取的参量包括黑子磁分类、 McIntosh分类、太阳黑子群面积、10.7 cm射电流量、耀斑指数、质子耀斑位置和软X射线耀斑强度. 结果得到81个太阳活动主成分得分值排序(得分值代表每个事件的强弱), 与太阳质子事件峰值流量、太阳黑子年均值以及10.7 cm射电流量年均值的对比显示相似度非常高, 表明主成分得分值一定程度上可以反映太阳活动的强弱规律.      

太阳质子通量模型研究

太阳质子事件对航天活动构成重要威胁, 预测一定时期内太阳质子通量对航天器抗辐射加固设计有重要的指导意义. 在第20至23太阳活动周的太阳质子事件数据统计分析的基础上, 建立了一个针对 E>10 MeV和 E>30 MeV太阳质子通量的新模型. 新模型与目前航天工程中常用的JPL模型相比较, 引入了太阳活动性对质子事件发生概率的影响因素, 能够评估不同太阳活动水平下的质子通量, 其结果更符合质子事件的分布特征.      

基于SDO/HMI全日面实时磁图的活动区自动识别

太阳活动区是太阳活动的主要发生源区,活动区的形态、结构、特征是预报太阳爆发的主要依据.因此,活动区的识别是实现太阳爆发预报的前提.SDO/HMI能够提供连续、高时空精度的全日面光球观测图像.参照文献[1]SOHO/MDI综合磁图中活动区的自动识别方法,利用实时可得的HMI全日面磁图,通过阈值法、数学形态法和区域增长法相...     

太阳活动对EUV辐射在大气中吸收过程的影响

本文利用A-E卫星在太阳活动21周峰年间观测到的EUV辐射资料,高层大气成分的吸收截面,以及MSIS-86热层大气模式,研究了EUV辐射在大气中的吸收过程;在透射比为1/e和0.1/100时分别计算了透射高度随波长及太阳活动的变化。在波长范围50—1050内对37个波段分别求出了透射高度随太阳天顶角的变化。结果表明,当太阳活动增强时各波段的透射高度均升高,而且透射比越大则透射高度随太阳活动的变化也越剧烈。当透射比为一定时,太阳天顶角越大则透射高度随太阳活动的变化也越大。除此之外还存在一个相反效应,即太阳活动会使Chapman函数变小,这反过来又促使透射高度降低。这两种效应的综合作用结果可较好地解释某些电离层观测中的日没效应。     

欧美发射太阳轨道探测器推动抵近太阳观测

在历时20余年的立项和研制进程后,2020年2月10日由欧空局（ESA）主导、美国参加的太阳轨道探测器任务在美国发射升空,这是人类首个对太阳极区成像的空间太阳物理任务。太阳轨道探测器将用约3年时间在水星轨道以内的大椭圆日心轨道开展近距离太阳观测,用7年（包括3年延寿期）时间在黄道面外开展太阳极区高分辨率成像及探测。该任务有望进一步揭示太阳磁场,太阳活动爆发,太阳风起源、加速及其行星际传播和对地球空间天气的驱动等重要前沿问题的本质,加深对太阳活动周以及日地联系的理解。该任务启示中国空间科学要重视太阳深空观测任务的前瞻布局与立项实施。      

空间太阳物理学科发展战略研究

太阳物理学是研究太阳上发生的物理过程及其对行星际空间环境影响的学科。太阳是人类唯一可以进行细致探测的恒星，也是天然的多尺度过程并存的等离子体实验室，同时，太阳活动直接影响日地空间环境和人类地球家园的宜居性，剧烈的太阳活动如耀斑和日冕物质抛射还会影响人类的航天航空、通信导航、电网等高技术活动与设施。因此对太阳物理的研究不仅是理解浩瀚宇宙的基石，也是理解日地联系和行星宜居性的基础，同时还是国家在航天和空间安全领域的战略需求。21世纪以来，随着卫星探测技术发展，太阳物理学进入了全新的发展阶段。本文梳理了近年来太阳物理学在空间探测中的发展态势，凝练中国太阳物理学未来空间探测发展的重点领域，优化学科布局，推进太阳物理的高质量发展。     

太阳和地磁活动对高中低纬度站点Es层的影响

关于地磁和太阳活动对Es层形成的影响,已有研究所得结论不同甚至相互矛盾.为研究太阳和地磁活动对Es层的影响,对4个太阳活动周期（1970-2010年）高中低纬度站点每小时Es层的参数进行了分析.结果表明太阳和地磁活动对Es层形成确实具有影响,而且不同纬度Es层与太阳和地磁活动的相关系数也不相同.同时对Es层各参数对于太阳和地磁活动不同反应的原因进行了解释.      

再次咆哮的太阳

每隔11年,太阳的活动性就会达到一个高潮:几乎每天都会在太阳黑子的附近发生耀斑爆发,带着数十亿吨的磁性气体,飞离太阳,冲向各大行星。几乎遍布整个太阳系的太阳磁场,也会变得十分不稳定而且出现扭曲。这就是太阳活动峰年。 这一轮太阳活动周期在2000年中期达到最高峰,太阳黑子相对数大大超过以往的10年,各种     

太阳活动,黑潮海温年季变化与长江中游旱涝灾害

本文采用太阳１０．７ｃｍ辐射流量（Ｆ１０．７）作为太阳活动指标，根据最近３０多年的太阳活动、西太平洋黑潮区海温和长江中游干支流地区雨量观测数据，分析了三者之间的关系。研究发现长江中游地区旱涝明显地受太阳活动和黑潮海温年季变化的共同控制，可根据某些特征，利用两年之前的太阳１０．７ｃｍ辐射流量和当年春季之前黑潮海温的观测数据，分析判断长江中游当年夏季是否发生旱涝灾害的趋势。     

太阳质子耀斑的一个统计性质

本文研究太阳质子耀斑相对于太阳光球大尺度平均磁场中性线的分布, 给出一个新得到的质子耀斑的统计性质。研究太阳质子事件及其源耀斑的统计性质, 是太阳物理和空间物理学的重要前沿课题。从太阳活动预报及地球空间环境预报研究的角度看, 一个重要的问题是质子耀斑在      

“太阳动力学观测”卫星

“太阳动力学观测”卫星由美国航空航天局戈达德航天飞行中心研制,计划于2010年2月发射,其主要任务是观测太阳大气,研究太阳活动周期的起因。     

太阳活动、黑潮海温年季变化与长江中游旱涝灾害

本文采用太阳１０．７ｃｍ辐射流量（Ｆ１０．７）作为太阳活动指标，根据最近３０多年的太阳活动、西太平洋黑潮区海温和长江中游干支流地区雨量观测数据，分析了三者之间的关系，研究发现长江中游地区旱涝明显地受太阳活动和黑潮海温年季变化的共同控制．可根据某些特征，利用两年之前的太阳１０．７ｃｍ辐射流量和当年春季之前黑潮海温的观测数据，分析判断长江中游当年夏季是否发生旱涝灾害的趋势．     

基于集成学习的太阳质子事件短期预报方法

太阳质子事件是一种由太阳活动爆发时喷射并传播到近地空间的高能粒子引起的空间天气现象。这些高能粒子会对航天器和宇航员产生严重危害,对太阳质子事件进行准确的短期预报是航天活动灾害预防的重要内容。针对当前主要预报模型中普遍存在的高虚报率问题,提出了一种基于集成学习的太阳质子事件短期预报方法,利用第23个太阳活动周数据,建立了一种集成8种机器学习模型的太阳质子事件短期预报系统。实验结果表明,本文方法在取得了80.95%的报准率的同时,将虚报率降低至19.05%,相比现有的预报系统具有较为明显的优势。