利用THEMIS卫星观测结果分析亚暴期间等离子体片尾向膨胀

利用THEMIS卫星观测结果,分析2008年3月13日10:40UT-12:10UT的一次中等亚暴事件在磁尾的全球演化过程.在该过程中,THEMIS的5颗卫星在午夜区附近沿x轴依次排列,离地心距离约8.7~13.2R_e.亚暴触发开始后,磁场偶极化和等离子体片的膨胀依次被在磁尾不同位置的卫星观测到.等离子体尾向膨胀的平均速度约为140km·s-1.在此次亚暴事件中可观测到两种类型的偶极化.一种为偶极化锋面,其与爆发性整体流（BBF）密切相关;另一种为全球偶极化,其与等离子体片的膨胀密切相关.亚暴触发开始约7min后,THEMIS卫星在低中高纬都可以观测到Pi2脉动的发生,且Pi2脉动的振幅随着纬度的升高逐渐变大.此次亚暴事件中的离子整体流速度主要是由离子电漂移速度引起的,测得的电场为局地磁通量变化导致的感应电场.      

大气波动监测仪在岩石圈-大气层-电离层研究中的应用

针对北京大学空间物理与应用技术研究所研制的两台大气波动监测仪近三年的观测数据,对这一时段内所观测到的重力波和次声波周期尺度扰动的形态特征、谱结构特征及其在时间分布上的统计特征进行了分析. 给出了几例雷暴、地震等事件中观测到的大气扰动,并揭示了这些事件期间观测到的与地面大气扰动周期尺度相类似的电离层扰动. 结果表明,北京大学研制的大气波动监测仪可有效记录到地面的微弱大气扰动,观测数据可用于进行岩石圈-大气层-电离层之间的耦合研究.      

哨声模合声波与地球同步轨道高能电子通量增强事件事例研究

局部加速机制是磁暴期间地球外辐射带高能电子通量增强事件发生的重要原 因. 此加速机制需要两个基本条件, 一是存在种子电子, 二是存在能与种子 电子产生共振的加速波动, 包括哨声模合声波. 通过对2004-2006年 Pi1地磁脉动持续时间与种子电子通量的相关性分析, 更明确提出Pi1地磁脉 动的持续时间可以作为种子电子通量的指示剂. 通过对三个磁暴事例地球同 步轨道的种子电子通量、高能电子通量及哨声模合声波变化情况的分析, 发 现在高能电子通量较强的事例中, 均观测到较高的种子电子通量和较强的 哨声模合声波, 这在一定程度上验证了哨声模合声波对种子电子的回旋加速 机制, 且合声波强度与高能电子通量有正的相关性.      

中低纬度Pc3-4地磁脉动特性研究——子午工程数据分析初步结果

利用新建成的子午工程地磁台站数据,对比分析了地磁平静期间(2011年3月20-27日)和磁暴期间(2011年9月25日至10月1日)Pc3-4地磁脉动的时空分布特征及其对行星际条件的响应.数据分析结果表明,中低纬度(1.3<L<2.3,L为磁壳参数)的Pc3-4地磁脉动在这两个时期内的分布存在明显的晨昏不对称性,在昼侧前出现明显的Pc3-4地磁脉动并与行星际上游波动密切相关,其振幅增强可能与太阳风动压脉冲相关,高速太阳风更易导致Pc3-4地磁脉动;而对于近赤道低纬(L<1.3)区域,无论是在地磁平静期还是磁暴期均未能观测到Pc3-4地磁脉动,Pc3-4地磁脉动存在明显的纬度效应.      

图解系外行星发现史(5)

<正>开普勒空间望远镜（下）开普勒22b2009年5月12日，开普勒空间望远镜正式开始科学观测的第三天，就观测到了开普勒22b在其恒星前的第一次凌星。2010年12月15日发现其第三次凌星。之后，斯皮策空间望远镜和地面观测提供了更多的确认数据。2011年12月5日，公布开普勒22b的发现，它是已知的第一个在类太阳恒星的宜居带轨道上运行的行星。     

Alfven波在微电离大气中的衰减特性研究

利用简单的偶极子地磁场模型以及大气电子密度和电导率模式, 分析地面产生的磁扰动以Alfven波的模式传播到近地空间区域. 这种地面的磁扰动可能干扰近地空间卫星对空间磁扰动的观测. 通过对地面磁扰动Alfven波模式1000 km高度内的衰减情况进行模拟, 认为在近地空间采用地磁偶极子模型是合理的. 由于衰减随扰动频率的增大而急剧增强, 分析还得到了近地卫星能够探测到地面磁扰动的最大频率. 计算结果表明, Alfven波的衰减主要集中在高度50 km以下, 这个区域内的大气电导率极其微弱, 使Alfven波的传播受到极大衰减. 0.4 Hz以下的Alfven波沿磁力线传播到1000 km高度后衰减结为原来扰动幅度的千分之一, 因此频率在0.4 Hz以下的Alfven波可能会干扰低轨卫星探测磁场脉动.      

行星际激波导致的磁尾等离子片中ULF波动事件

磁层中的超低频（ULF）波动在太阳风和磁层之间的能量输运过程中具有重要作用.ULF波动主要发生在内磁层,且内磁层中ULF波动影响粒子的加速及沉降,而在夜侧磁层尤其是磁尾等离子片中观测到的ULF波动比较少.基于中国自主磁层探测卫星TC-1的观测数据,发现了两例行星际激波导致的磁尾中心等离子片中ULF波动事件,并发现这两例ULF事例都包含很强的环向模驻波分量,与以往THEMIS卫星报道的同类事件观测特征相符.根据ULF波的观测特征,分析了这两例ULF波动的可能触发机制.研究结果有助于深入理解磁层对行星际激波的全球响应.      

1990年7月30日太阳射电大爆发中的脉动现象

本文讨论了1990年7月30日伴随日面2B级双带光学耀斑发生的3.2cm波微波大爆发事件的观测特征,它呈现为显著的脉动形态。并对它进行了数据处理,发现射电爆发流量S与脉动的特征参量:平均重复率R,调制度△S/S和能量△E之间有良好的统计相关性。对此作了讨论和初步的解释。     

Cosmos 2421卫星解体事件分析

2008年上半年俄罗斯的Cosmos 2421卫星接连发生了三次不同程度的解体, 并产生了数百颗碎片. 本文利用美国公布的Cosmos 2421卫星及其碎片的两行根数系列, 对三次解体事件发生的时间, 解体碎片的轨道分布、速度分布和面积质量比以及寿命等进行了分析, 并对解体碎片对航天器的影响进行了评估. 分析结果表明, Cosmos2421卫星的三次解体事件分别发生在2008年3月14日、4月28日、6月9日; 解体碎片分布在200~1400 km 的高度范围内; Cosmos 2421卫星解体导致的碎片在空间三个方向上的速度增量均值分别为-8.4m/s, 8.6m/s, -8.3m/s; 67\%的解体碎片的寿命都在1年以内, 解体事件造成500 km以下的空间碎片空间密度增加, 对载人航天器产生了影响. 通过对Cosmos 2421卫星解体事件的分析可以看出, 利用解体碎片的轨道信息可以反演解体事件特性, 根据解体碎片的寿命和空间密度分布的计算结果可以评估解体事件对未来发射活动和在轨卫星的影响.      

中国飞碟事件

对于中国人而言,20世纪90年代中期是一个不平静的时期. 最让人熟知的,莫过于1994年五六月间发生的黑龙江凤凰山事件和同年11月发生在贵州都溪林场的空中怪车事件.     

On the association of quiet-time Pi2 pulsations with IMF variations

The association of quiet-time Pi2 pulsations with the variations of the interplanetary magnetic field (IMF) has been examined by using three reported events, occurring during extremely quiet intervals, of which the first was on 10 March 1997, the second 27 December 1997, and the third 11 May 1999. For the first event, the onset time of ground Pi2s maps to the IMF structure bearing a variation cycle of north-to-south and north again as seen by Wind in the upstream region and Geotail in the magnetosheath. Likewise, the second and the third events have respectively, four and three recurrent turnings propagating to the Earth sensed by multiple satellites. The comparison of geomagnetic perturbations, auroral brightenings, and energetic particle data in the magnetotail with the IMF observations shows successive substorm-like activations accompanied by ground Pi2 onsets. For a clear variation cycle, the first Pi2 burst appears 36 ± 8 min after southward turning of the IMF and the second one follows14 ± 4 min after a northward turning. Moreover, ground Pi2 onsets recur under low IMF clock angle conditions. These observational results can be interpreted with the prevailing models of externally triggered substorm. But the solar wind coupling to the magnetosphere under quiet conditions proceeds in a less efficient way than under substorm time conditions. Consequently, we suggest that recurrent quiet-time Pi2s can be associated with IMF variations and their cause can be the same as those for substorm times.     

Ground observations of kinetic Alfvén waves

Ground observations of locally confined, very intense, drifting current systems by the EISCAT magnetometer cross in correlation with GEOS 2 measurements will be explained in terms of kinetic Alfvén waves. In the ground based magnetograms the events are characterized by strong pulsations with amplitudes in the horizontal component up to 1000 nT and periods of about 300s and longer. They occur in the evening hours adjacent to the poleward side of the Harang discontinuity with the onset of a substorm. At the same time the inner edge of the plasma sheet passes the GEOS 2 position, magnetically conjugate to ground stations. The common features of four events during Nov and Dec 1982 will be discussed.     

An Investigation of Near-Equatorial Geomagnetic Pi2 Pulsations

There is understanding to date that Pi2 pulsations have two sources. One source is a high-latitude one and is due to fluctuations of electrojet parameters. The other source is a mid-latitude one and is driven by a global mode excited in the Earths plasmasphere. There is experimental evidence that in the near-equatorial regions the character of Pi2 excitation is different from high and mid-latitudes. In this connection, we investigated the amplitude-spectral-polarization characteristics of Pi2 pulsations using the date from near-equatorial Chinese stations. The detected regularities in the excitation of near-equatorial Pi2 pulsations are used in the discussion of the possible physical mechanism that is responsible for the generation of these pulsations.     

太阳活动区R9077引起的强烈吸收事件

利用南极中山站的观测数据分析了太阳活动区R9077所引起的强烈吸收事件，其中2000年7月14日的太阳质子事件引起了持续3天多强烈的极盖吸收，同时，激烈的太阳活动使磁层处于极度扰动状态，磁层高能粒子沉降使许多持续时间较短的吸收峰叠加在极盖吸收背景之上，最突出的是7月1日的吸收增强事件，其最大值达26dB。这是自1997年2月中山站安装成像式宇宙噪声接收机以来观测到的最强的吸收，另一个较突出的吸收峰发生在14日1753UT前后，本文还讨论了产生这些吸收的原由。     

Auroral Electrojet Event Associated With Magnetospheric Substorms

The auroral electrojet index is an important index in monitoring and predicting substorms. A substorms usually includes auroral breakup, auroral electrojet event marked by AE increase, energetic particle injection at geosynchronous orbit, mid-low latitude Pi2, etc. However the question whether an auroral electrojet event corresponds to a substorm remains unanswered. Using the auroral electrojet index in 2004, we analyzed five auroral electrojet events and studied their relation with substorms. The results show that there are three kinds of auroral electrojet events: (1) simultaneous rapid increase of westward auroral electrojet and eastward auroral electrojet; (2) rapid increase of westward auroral electrojet and almost unchangeable eastward auroral electrojet; (3) rapid increase of eastward auroral electrojet and almost unchangeable westward auroral electrojet. Most of auroral electrojet events correspond to substorms. However a few auroral electrojet events are not accompanied by substorms. This situation most often occurs for the auroral electrojet event in which eastward auroral electrojet dominates.      

Simultaneous observations of Pc 1 micropulsation activity and stratospheric electrodynamic perturbations on 27 January 2003

The 2nd Polar Patrol Balloon campaign (2nd-PPB) was carried out at Syowa Station in Antarctica during 2002–2003. Identical stratospheric balloon payloads were launched as close together in time as allowed by weather conditions to constitute a cluster of balloons during their flights. A very pronounced negative ion conductivity enhancement was observed at 32 km in the stratosphere below the auroral zone on 27 January 2003 from 1500 to 2200 UT. During this event, the conductivity doubled for an interval of about 7 h. This perturbation was associated with an extensive Pc 1 or Pi 1 wave event that was observed by several Antarctic ground stations, balloon PPB 10, and the Polar spacecraft. No appreciable X-ray precipitation was observed in association with this event, which would point to >60 Mev proton precipitation as a possible magnetosphere–stratosphere coupling mechanism responsible for the conductivity enhancement. Such precipitation is consistent with the wave data. During the latter half of the event, E_z was briefly positive. There was a tropospheric Southern Ocean storm system underneath the balloon during this interval. If the event was associated with this storm system and not energetic proton precipitation, the observations imply an electrified Southern Ocean storm and major perturbations in stratospheric conductivity driven by a tropospheric disturbance. This event represents a poorly understood source for global circuit current. Precipitating energetic proton data from Akebono and NOAA POES spacecraft show significant >16 MeV precipitation was occurring at the location of PPB 8 but not PPB 10, suggesting that proton precipitation was, in fact, the responsible coupling mechanism.     

2004年3月13日TC-1和Cluster卫星联合观测的磁通量传输事件

分析了2004年3月13日12:15到12:25UT期间TC-1和Cluster卫星簇的磁通门磁力计(FGM)和电子/电流试验仪(PEACE)的联合观测数据.在此期间,TC-1卫星位于日下点以南的磁层顶附近的磁鞘中,并在12:19UT左右观测到了一个典型的先正后负的磁鞘磁通量传输事件(FTE);而Cluster卫星簇位于北半球日侧高纬磁层项附近,并于12:23UT左右穿出磁层顶进入磁鞘,且在12:21 UT左右也观测到了一个典型的先正后负的磁层FTE.比较分析发现此两个FTE具有类似的磁场结构和等离子体特征,可能是同一个北向运动的FTE先后被TC-1和Cluster卫星观测到.利用Cluster 4颗卫星的多点同时观测数据,采用最小方向微分法和时空微分方法,推断Cluster卫星观测的这个FTE是尺度大小约为1.21Re的准二维结构,其运动方向为东北方向,与Cooling模型预测方向基本一致.利用Cooling模型的预测,推算了TC-1卫星在12:19UT观测的FTE的运动速度和尺度,进而得出随着通量管的极向运动,其速度和尺度均有所增加.     

低纬Pc3脉动和电离层电流体系

假设在低纬地区有一根磁力线振荡,从基本方程出发,推算出地面各点的磁场扰动情况,模拟低纬Pc3脉动。对比低纬地区Pc3脉动的观测结果,可以看出用这种理论数值模拟的结果基本上与观测事实相符,用它可以初步解释低纬Pc3脉动的频率特性和偏振特点。     

近地尾向流和磁场偶极化——TC-1卫星观测结果

2004年10月12日, 在01:30---04:30 UT期间, 位于向阳侧磁层顶附近的Geotail卫星探测到行星际磁场为持续南向. 此太阳风条件驱动了一个小磁暴, Sym-H指数在04:12 UT达到最小值-33nT. 在磁暴主相期间, AE指数维持在较高的水平, 其最大值达400nT. 02:00---03:00 UT期间, TC-1卫星在近地磁尾(-10.6, 3.2, -0.1)Re处观测到明显的亚暴膨胀相特征和磁场偶极化过程. 在偶极化前1min, 有较强的(v_x<-100 km/s)持续时间超过3min的尾向流发生. 分析发现该尾向流具有低温、高密度和沿磁场流动的特点, 这说明尾向流具有来源于电离层风的特征. 尾向流期间, TC-1观测的磁场分量Bx和总的磁场强度增加, 磁倾角减小, 磁场结构变成非偶极型, 说明尾向流对磁场结构有一定的影响, 文中尝试给出了相应的物理解释. 观测表明, 该事例中的近地磁尾尾向流可能对磁场偶极化过程的发生有重要意义.