低高度内辐射带高能质子空间分布位形的研究

利用国际地磁参考场模式(IGRF模式)分析了1970—2000年低高度南大西洋负磁异常区位形的漂移与变化,给出了几个高度异常区中心位置磁场强度的变化和位置的变化。利用带电粒子的运动学方程,简要分析了低高度辐射带高能粒子的运动,得出在低高度,磁场是决定辐射带高能粒子空间强度与分布的决定性因素。低高度辐射带空间分布位形的变化特征应该与低高度南大西洋负磁异常区的变化特征基本一致。低高度南大西洋负磁异常区的特征可以作为低高度辐射带空间分布位形的一个初步判据。     

南大西洋异常区高能质子通量南北向差异

利用2012年8月NOAA N15,N16,N17,N18卫星中能质子和电子探测器（MEPED）>6.9MeV质子能档的数据,研究了800km高度处南大西洋异常区（SAA）质子分布的南北方向差异.数据显示,质子计数率沿经线随纬度的变化近似满足高斯分布,且向南运动的质子多于向北运动的质子.MEPED具有0°和90°两个探测方向,可对质子投掷角分布进行估算,从而消除在探测南向和北向质子时探测器方向角偏差所造成的影响.结果表明,在经度40°W、纬度13°S至23°S位置上,仍然存在南向质子比北向质子多20%~30%的现象.其原因可能与地磁异常使南向质子镜像点更低,更多质子散射进入大气层沉降有关.分析还发现,南大西洋异常区质子通量存在地方时变化.日侧比夜侧强约20%,这可能是由于地磁场日变化引起的.     

基于SAMPEX卫星观测的南大西洋异常区高能质子动态分布特征

利用SAMPEX卫星1992年7月至2004年6月19～27MeV高能质子数据对南大西洋异常区的分布特征进行研究, 发现南大西洋异常区高能质子分布随高度及F_10.7的变化十分显著. 在540±25km高度上, 地磁较为平静时期南大西洋异常区高能质子微分通量随着F_10.7的增大而减小, 同时在F_10.7≥115sfu时减小趋势较为平缓. 对中等及以上磁暴进行统计分析发现, 磁暴期间南大西洋异常区高能质子微分通量和SYM-H指数的绝对值存在明显的反相关关系, 且地磁暴对南大西洋异常区高能质子微分通量存在明显的持续影响效应. 磁暴发生期间高能质子微分通量明显减少. 磁暴恢复相及其之后高能质子微分通量呈现较为显著的恢复过程.      

辐射带AP9模式在南大西洋异常区的系统性量化评估

针对目前辐射带AP9模式量化评估不够系统的问题,基于F_10.7指数确定高、中、低太阳活动水平,以三种太阳活动水平条件下NOAA-15观测的140~500MeV的全向质子通量为参考数据,以南大西洋异常区为对比区域,定义边界吻合度和大小量级差为评估指标,将辐射带AP9模式分别与AP8模式和参考数据进行对比,对AP9模式进行系统性量化评估.结果表明,AP8和AP9模式均能重构出南大西洋异常区,但AP8模式重构的南大西洋异常区轮廓与观测结果更为吻合.平均而言,AP8和AP9模拟结果均比观测值高,AP8比AP9更接近观测值.太阳活动水平越低,AP9与观测之间的差距越小.     

太阳微波爆发与高能质子的共生过程

本文根据近年来对太阳射电爆发与高能质子／γ射线谱线辐射等观测资料的统计分析,得出不同型别的太阳射电爆发中以微波爆发与γ射线辐射／质子事件发生过程中的高能质子共生率最高,趋近100％,这一结果,否定了以前认为米波Ⅱ型或米波Ⅳ型爆发拥有产生高能质子必要条件的看法;指出：上述微波爆发可以细分为脉冲型和微波Ⅳ型（Ⅳμ型）,它们的物理条件不同,共生关系的表现特征也不尽相同;并且对上述共生现象的物理过程作了初步的解释和探讨．     

漂移壳追踪方法与内辐射带的长期变化

地磁场的长期变化发迹辐射带结构,如何在当前年代下恰当地使用ＡＥ－８／ＡＰ－８模型,目前国内外对此问题存在着很大的争议。我们在物理分析的基础上给出了当前年代下使用辐射带模型ＡＰ－８的漂移壳追踪方法ＤＳＴＭ（Ｄｒｉｆｔ Ｓｈｅｌｌ Ｔｒａｃｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）。计算结果表明地磁场的长期变化对内辐射带的通量分布有着显著的影响。３０－４０年来,南大西洋通量异常区中心向丁和向北发生偏移,高粒子辐射区域的范     

“风云一号”(B)星对内辐射带质子的观测结果

本文介绍“风云一号”(B)星上的“宇宙线成份监测器”于1990年11月19至24日对内辐射带质子的观测结果。通过对这些结果的分析, 本文获得了4—23MeV能量范围内辐射带质子垂直强度在磁坐标内的分布特征。同时, 本文还给出了100°E子午面内质子垂直强度的分布。分析表明, 所得结果与辐射带理论一致。     

基于NOAA卫星数据的辐射带质子投掷角分布研究

利用NOAA-12卫星数据对空间环境平静时期太阳同步轨道处辐射带质子投掷角分布进行了研究. 根据投掷角分布的经验公式,计算出90°投掷角的质子方向强度和各向异性指数n. 质子投掷角分布按n的取值范围可分为三类,即90°峰值分布、平顶分布和蝴蝶形分布. 观测证实,对于辐射带质子,三种分布类型均存在并且具有明显的空间区域特征. 在内辐射带边缘地区90°峰值分布占主要优势;在外辐射带高L值区域,90°峰值分布明显减少,平顶分布和蝴蝶形分布逐渐增多. 针对90°峰值分布,研究了质子强度各向异性的区域分布特征,对于内辐射带区域,n值随L值的增大而增大,对于外辐射带,n值表现为逐渐下降的趋势. 为了研究质子投掷角分布对磁地方时的依赖关系,分析了能量为250～800keV的质子在两个不同磁地方时范围的投掷角分布规律. 结果显示,在内辐射带,质子强度的投掷角分布相对稳定,随磁地方时的变化并不显著;而在外辐射带的高L值区域,质子强度的投掷角分布随磁地方时变化明显,与磁地方时之间有明显的依赖关系.     

低高度空间高能质子通量分布计算

介绍了AP-8模式、CRRESPRO模式和PSB97模式,并用这3种模式分别计算低高度空间300-1100km范围内的高能质子通量分布,由IDL软件绘出通量等值线图.AP-8模式通量主要受银河宇宙线调制,即受太阳活动直接影响,与太阳活动高年相比,太阳活动低年的质子通量较大;CRRESPRO模式中,因活动期和平静期的数据采集时间前后相差很短,从而使同一高度上两种环境条件下的通量分布相似.模式之间的比较结果表明,AP-8模式通量较小,CRRESPRO模式通量较大,PSB97模式通量介于二者之间,并与实测通量接近.PSB97是为低高度(1000km以下)定制的模式,在低高度上优于AP-8模式和CRRESPRO模式,能较好地计算当前条件下的低高度高能质子通量.     

地磁场的长期变化对辐射带质子通量计算的影响

用不同年代的国际地磁参考场(IGR)模式及最新的辐射带粒子通量模式,计算了低高度上空间某点的辐射带质子通量随时间的变化,讨论了地磁场的长期变化对L-B坐标及辐射带带电粒子通量计算的影响,对正确使用地磁场模式计算磁壳参量L及辐射带粒子通量模式给予了说明和建议.     

Study of the radiation fields in LEO with the Space Application of Timepix Radiation Monitor (SATRAM)

We present the analysis of data taken by the Space Application of Timepix Radiation Monitor (SATRAM). It is centred on a Timepix detector (300?$\mathrm{\mu }$m thick silicon sensor, pixel pitch 55?$\mathrm{\mu }$m, 256?×?256 pixels). It was flown on Proba-V, an Earth observing satellite of the European Space Agency (ESA) from an altitude of 820?km on a sun-synchronous orbit, launched on May 7, 2013. A Monte Carlo simulation was conducted to determine the detector response to electrons (0.5–7?MeV) and protons (10–400?MeV) in an omnidirectional field taking into account the shielding of the detector housing and the satellite. With the help of the simulation, a strategy was developed to separate electrons, protons and ions in the data. The measured dose rate and stopping power distribution are presented as well as SATRAM’s capability to measure some of the stronger events in Earth’s magnetosphere. The stopping power, the cluster height and the shape of the particle tracks in the sensor were used to separate electrons, protons and ions. The results are presented as well. Finally, the pitch angles for a short period of time were extracted from the data and corrected with the angular response determined by the simulation.     

Results from the ESA SREM monitors and comparison with existing radiation belt models

The Standard Radiation Environment Monitor (SREM) is a simple particle detector developed for wide application on ESA satellites. It measures high-energy protons and electrons of the space environment with a 20° angular resolution and limited spectral information. Of the ten SREMs that have been manufactured, four have so far flown. The first model on STRV-1c functioned well until an early spacecraft failure. The other three are on-board, the ESA spacecraft INTEGRAL, ROSETTA and PROBA-1. Another model is flying on GIOVE-B, launched in April 2008 with three L-2 science missions to follow: both Herschel and Planck in 2008, and GAIA in 2011). The diverse orbits of these spacecraft and the common calibration of the monitors provides a unique dataset covering a wide range of B-L* space, providing a direct comparison of the radiation levels in the belts at different locations, and the effects of geomagnetic shielding. Data from the PROBA/SREM and INTEGRAL/IREM are compared with existing radiation belt models.     

辐射带高能电子通量波动与地磁暴警报

地球磁场捕获带电粒子形成辐射带,地磁场的扰动将导致带电粒子通量的变化.根据磁暴期间外辐射带高能电子通量起伏和波动的特点及规律,利用GOES卫星实时发布的5min分辨率高能电子微分通量数据,构建了高能电子通量波动指数,并分析了该指数与地磁活动的关系.结果表明,所提出的高能电子通量波动指数与地磁事件有很好的相关性,能起到地磁暴发生的指示剂作用,相对于目前空间环境业务化预报过程中广泛使用的3hKp指数,高能电子通量波动指数能更早地警报地磁暴的发生,是潜在有效的地磁暴警报辅助手段,能为空间环境预报中的地磁暴实时警报提供重要参考.     

FY-3A观测的次南大西洋异常区形成机理

研究FY-3A卫星观测到的内辐射带质子通量分布,发现3～5MeV能道出现除南大西洋异常区以外的第二个异常区.该异常区是一个质子通量的次极值区,由于该质子通量极值区比主南大西洋异常区强度弱、面积小,因此称之为次南大西洋异常区.通过在主南大西洋异常区和次南大西洋异常区分别选取有代表性的样本点进行研究,发现内辐射带质子通量随投掷角近似呈正态分布,当投掷角在90°附近时,质子通量出现极大值;当投掷角大于120°或者小于60°时,质子通量几乎为零.此外,主南大西洋异常区质子通量在各个能道均为完全各向异性,次南大西洋异常区质子通量随着能道增高逐渐趋于各向同性.通过NOAA观测数据对此规律进行了验证,并由此解释了次南大西洋异常区的形成机理.