地球自转对北极黄河站观测日侧极光弧运动的影响

利用北极黄河站全天空极光数据,采用AACGM模型,将日侧极光弧映射到地磁坐标系,定量计算地球自转导致的极光弧运动速度.对于任意一条极光弧,其偏斜角定义为极光弧方向与当地地磁东西方向的夹角.研究发现,地球自转产生的速度由极光弧离开天顶的距离和偏斜角决定,其中偏斜角的影响更为重要,其还决定速度的方向.在4年的观测数据中,提取超过40000张出现极光弧的图像,计算极光弧偏斜角.计算结果表明,日侧极光弧的偏斜角随磁地方时增大而逐渐减小,并在大约10:00MLT（磁地方时）附近发生反转.由于偏斜角的反转,地球自转产生的极光弧运动在晨侧多为极向运动,到午后多为赤道向运动.相比午前,午后的运动更为明显,最大速度可超过300m·-1.      

地上天上看极光

极光是发生在地球两极周围高层大气中的一种十分宏伟壮丽的发光现象,也是唯一能用肉眼看见的地球高层大气中的一种物理过程。极光的形态变化万千,颜色绚丽多彩。极光的每一次出现,都好似大自然恩赐给人类的一幅美丽画卷,可惜地球上绝大多数人都生活在中低纬度地区,他们一辈子也没有欣赏这空中美景的机缘。     

地球的荧光屏效应

人类观赏极光已经有数千年的历史了,不过,一个根本的问题是,极光是如何产生的?太阳似乎是极光产生的原因之一。数十年来,太空科学家已经知道,在太阳活动较为旺盛的时候,极光的出现也较为频繁。在地球表面,我们可以藉由观测极光来监测太阳的活动。许多教科书将极光的成因,归咎于     

“惊艳”北极光

极光是地球南北极地区的自然奇观.当太阳带电粒子(太阳风)进入地球磁场,在地球南北两极附近地区的高空,夜空会出现灿烂美丽的光辉,这就是极光.在南极称为南极光,在北极称为北极光.如果有机会亲眼看到极光的话,你一定会惊叹于大自然的鬼斧神工,甚至会产生敬畏之情.挪威摄影师比约恩·约根森就捕捉到许多令人"惊艳"的北极光照片.     

极光行星

正这是哪颗怪异的行星啊?是如假包换的地球,只不过是从国际空间站透过摇曳的极光拍摄到的。视野中,最醒目的是源自氧原子的极光,以及包括绿光在内的较下层诡异辉光和空间站上方较罕见的泛红辉光。     

太阳"打喷嚏",航天器"躺枪"

人类的航天活动日益频繁,意味着需要应对的空间天气危害挑战越来越多. 幽幽的极光是独特的自然景观,一般情况下只有在南北极高纬度地区的人们才能有幸一览其芳华.极光的出现需要3个条件:大气、磁场与高能带电粒子.太阳不断向太空抛射出带有巨大能量的带电粒子,当这些粒子来到地球附近时,被地球强大的磁场干扰,飞向南北两极,与大气分子...     

亚极光区极化流发生期间电离层离子下行的统计

亚极光区极化流是地球磁层–电离层耦合过程中最重要的现象之一,对电离层具有重要的调制作用.多数情况下,亚极光区极化流发生时会伴随局地离子上行流动,目前已对其有充分的研究,但对离子下行的研究却甚少.本文分析了DMSP卫星在2001-2015年间16个地磁暴中的观测数据,在483个亚极光区极化流事件中找到102个离子下行事件...     

太阳表面的丝状物

2012年8月底，一个太阳丝状物突然抛到宇宙中，产生一次高能的日冕抛射物质。这个丝状物已经在太阳不断改变的磁场上存在了几天，有些还在2天后抵达了地球，造成地球磁层改变而产生炫丽的极光。     

北极黄河站极光亚暴期间低热层大气中性风研究

极光亚暴是地球空间基本的能量输入、耦合及耗散过程,其对低热层大气中性风的影响不容忽视,对这一问题进行深入研究具有重要意义.2010年11月,中国北极黄河站(78.92°N,11.93°E)安装了一台自主研制的全天空法布里-珀罗干涉仪(FPI)并开始进行正常观测,为中国首次获得了极光亚暴期间的FPI观测数据.根据2012年越冬期间的观测情况,对2012年11月12-14日及12月09-11日两个极光亚暴事件期间的数据进行处理,计算得到了5级干涉环对应的风场.亚暴期间风场变化与地磁活动变化的对比分析表明,风速的剧烈变化可能是由地磁活动剧烈扰动造成的.针对2012年11月13日00:00UT-02:00UT和2012年12月10日05:00UT-07:30UT的亚暴事件,将全天空相机拍摄到的极光图像与FPI干涉图像对应的视线风场进行对比分析.结果表明在极光活动中,视线风速加强的方向与极光弧的方向垂直,而在极光弧的平行方向,风速相对较小.      

绮丽多姿话云彩

在地球高纬度地区，夜空中经常会出现一种绮丽的彩色光象，这就是极光和夜光云。夜光云的景色十分迷人，它被人注意已达一个世纪之久，但大家对它仍知之甚少。     

喉区极光的机器识别

喉区极光是一种发生在电离层对流喉区附近的极光现象,是极光卵向低纬侧延伸出的南北向分立结构,其可能对应由磁鞘高速流与磁层顶作用引发的磁层顶重联过程.喉区极光研究对深入理解太阳风—磁层—电离层耦合过程具有重要意义.从长期观测所积累的大量全天空极光观测数据中准确高效识别出喉区极光结构,是开展喉区极光统计研究的基础.本文利用北极黄河站2003—2017年全天空成像仪的极光观测数据,建立了喉区极光图像标注数据集;基于密集连接卷积神经网络（DenseNet）对极光图像全局高维表征的自动学习,首次实现了喉区极光结构的机器识别.算法对喉区极光识别准确率达96%,且具有良好的泛化性能.研究表明基于深度学习的图像识别方法可用于从海量极光观测数据中自动识别喉区极光事件.      

天上的火光

根据北欧的民间传说,北极光是战神沃丁的女婢们,在护送死去英雄的灵魂经过天际去英烈祠时,她们手中所持的金盾的反光.科学家们对这个现像的解释,就没有那么多的抒情色彩了.他们认为,极光的形成与电视屏幕上的图像的呈现原理相同.电视图像是由于电子束被电磁收聚在荧光屏上成焦而形成.地球的磁场对来自太阳的电荷粒子具有相同的效果,使它们在磁极上方的空中“屏幕”上聚焦.在极地,磁场成管柱状.当电荷粒子旋转而下时,彼此相撞并激发上层空气中的原子,也就是这些原子引起了极光的闪耀.氧原子产生红光、黄光和绿光;氮原子产生紫光、蓝光和绿光.出现在北半球的极光称北极光,出现在南半球的极光称南极光.当太阳发生了猛烈的气体爆发,它的表面的一小部分会突然耀亮,在这样的喷发后,总是能看到极光.太阳起暴时,原子的核子和电子从太阳的大     

基于U-net的紫外极光观测极光卵形态提取

极光卵形态提取是极光研究的重要手段.如何提高强干扰背景下的紫外极光图像极光卵形态提取精度,目前仍是一个难题.本文提出一种基于深度学习语义分割模型U-net的方法,实现了对极光卵形态的高精度提取.在Polar卫星紫外极光观测数据的实验结果表明,该方法相比于已有算法精度更高,对完整型极光卵和缺口型极光卵图像均能得到更加精确的提取结果,特别是针对强日辉干扰、灰度不均匀和对比度低情况下的紫外极光图像时,该方法显示了明显优势.      

土星--太阳系最璀璨的行星

土星是太阳系中最漂亮，最具魅力的大行星．它那光彩亮丽的光环，令人眼花缭乱的31颗卫星，比水还轻的密度．时有风暴出现的大气层。还有与地球相似的磁场和极光现象．都令人魂牵梦绕。     

极向运动极光结构和喉区极光光学观测特征的对比分析

利用中国北极黄河站高时间分辨率的三波段全天空成像仪极光观测数据,联合太阳风和行星际磁场等观测,分析了极向运动极光结构（PMAFs）和喉区极光的形成及演化特征.研究发现:一系列PMAFs与喉区极光事件同时出现在观测视野中,其中PMAFs主要发生在日侧极隙区极光卵赤道向边界的极向一侧,沿东西方向分布,点亮后向高纬运动;喉区极光紧靠PMAF一侧发生,从极光卵赤道向边界向低纬延伸,沿南北方向分布,点亮后向高纬偏西方向运动;观测期间PMAFs发生频率高于喉区极光;当PMAFs与喉区极光同时出现时,PMAFs可以与喉区极光几乎同时出现或略晚于喉区极光出现,持续时间较喉区极光短.观测结果表明:与PMAF相对应的磁层顶重联过程和与喉区极光对应的磁层顶凹陷导致的磁重联过程在日侧磁层顶上的相邻区域分别发生,两种极光事件的形成过程相对独立,可能不存在相互触发关系.      

夜侧极区电离层对流对行星际激波的响应

利用超级双子极光雷达网（Super Dual Aurora Radar Network,SuperDARN）高频雷达、北半球IMAGE地磁台链以及南极中山站的极光观测数据,研究电离层对流对2012年7月14日一个行星际激波扰动事件的响应.在18:10UT行星际激波到达地球并与磁层相互作用触发地磁急始和磁层亚暴,SuperDARN雷达观测到北半球夜侧极区电离层对流显著增强,观测视野覆盖黄河站的Hankasalmi雷达观测到从激波到达地球至18:33UT,电离层F层出现剧烈扰动,雷达回波数明显增多,并出现局部对流速度反转现象.18:33UT之后,观测到F层出现三块速度高达600m·s-1的逆阳运动不规则体.而与Hankasalmi雷达地磁共轭的南半球Kerguelen雷达探测到的回波主要来自E层,回波数量几乎无变化,但是Kerguelen雷达观测视野内的中山站全天空光学成像仪观测到极光活动显著增强.南北半球夜侧电离层观测结果的差异,主要是由于它们分别处于极夜和极昼.      

美国几架航天飞机所发生的SEU研究

本文对1991年美国发射的5架不同倾角不同高度的低地球轨道航天飞机所遇到的单粒子翻转事件进行了考查和研究．结果证实在极光区和南大西洋异常区仍可能发生大量单粒子事件,大大地影响到航天器的安全,对此文中给出了一些结论和建议．     

太阳风与空间天气

正太阳每天东升西落,为地球上的人们带来了赖以生存的光和热。而在太空之中,太阳也以另一种方式影响着我们的地球。一种被称作"太阳风"的高速等离子体流时刻从太阳上涌出,并向太阳系的深处奔去。当它到达地球附近时,会与地球的磁场发生作用。强烈的太阳风暴会引起地球磁场的剧烈变化,诱发地磁暴的产生。在人类活动尚不依赖高技术系统的时代,地磁暴除了会让更多地方的人们有机会一睹美丽的极光外,并不会造成严重的后果。而现如今,严重的太阳风     

极光西向涌浪的二维模式(线性部分)

极光西向涌浪(WTS)被定义为磁层亚暴开始的重要标志, 它是伴随带电粒子沉降过程在极光带电离层出现的特定的极光运动形态.本文给出了极光西向涌浪的二维动力学模式, 亚暴开始, 伴随粒子沉降在电离层产生离子密度梯度(电导率梯度), 在背景电场中激发出低频漂移波, 它的传播给出极光西向涌浪运动的主要特性.      

空间天气威胁,各国如何应对

正人类很早就注意到了太阳上的黑子、地球上的极光这些与空间天气有关的显著自然现象。在中国古代的天文记录和地方志中,就有不少关于太阳黑子和极光的记载。在西方世界,印第安人将极光视为天空中舞动的精灵,而中世纪的欧洲人则认为极光是来自神的标志。到了近代,天文学家和地球物理学