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磁层物理过程对地球外辐射带相对论电子动力学影响的统计研究
[ 录入者:admin | 时间:2017-08-12 11:02:00 | 作者:汤朝灵 | 来源: | 浏览:480次 ]


地球外辐射带相对论电子动力学过程是外辐射带研究中非常重要的课题。过去大量研究已经表明,在地磁活动期间地球外辐射带相对论电子(>0.5 MeV呈现出显著的动态演化特征(增强、不变和衰减)。但是,过去的统计研究也表明了磁暴强度(Dstmin)和外辐射带相对论电子增强之间并不存在很好的相关性。一些统计研究还表明,地球同步卫星轨道处的相对论电子增强与磁暴发生无关,而只与亚暴强度(AEmax)有关。最近,范艾伦探测器的观测表明外辐射带相对论电子增强也会出现在非磁暴期间(个例分析)。由于过去对地球外辐射带探测的局限性,磁层物理过程(比如,DstminAEmax)对外辐射带相对论电子动力学影响不是很清楚,存在很大争议。

在本研究中,充分利用了美国国家航空航天局(NASA范艾伦探测器轨道优势和电子相空间密度(PSD数据,对2013年到2015年期间50次磁暴事件外辐射带不同值L*的相对论电子增强与磁层物理过程(DstminAEmax)的相关性进行了统计研究。研究首先发现,磁暴强度(Dstmin)对外辐射带内侧(L*~4.0)相对论电子增强有很大的影响(图一)。


图一

统计研究还发现了,磁暴恢复相期间的亚暴强度(AEmax)对于外辐射带核心区和外侧(L*>4.5)相对论电子增强有重要的影响(图二)。

 


图二

尽管在统计研究中,我们没有考虑太阳风条件对外辐射带相对论电子的影响以及每个磁暴事件期间外辐射带相对论电子的具体演化特征。但是,我们的统计清楚地表明了磁层物理过程对地球外辐射带相对论电子动力学有很大影响,我们全面认识了磁层物理过程在外辐射带相对论电子增强中的作用(图三)。现在,磁层物理过程(比如,DstminAEmax指数)可以基于地面观测数据做出很好的预报。这样,利用磁层物理过程就可以对地球外辐射带相对论电子增强和演化特征作出相应的预报。



  图三 

本项研究主要是山东大学空间科学研究院、空间天气学国家重点实验室、武汉大学、中国科学技术大学、University of New HampshireLos Alamos National LaboratoryUniversity of Colorado Boulderthe Aerospace Corporation等科研人员合作完成。该项研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金和空间天气学国家重点实验室开放课题等的资助。相关研究结果已被国际著名地球物理期刊J. Geophys. Res.-Space Physics正式接受,并将于近期发表[Chaoling TANG,Y. X. Wang, B. Ni, Z. P. Su, G. D. Reeves, J.-C. Zhang, D. N. Baker, H. E. Spence, H. O. Funsten, and J. B. Blake (2017), The effects of magnetospheric processes on relativistic electron dynamics in the Earth’s outer radiation belt, J. Geophys. Res. Space Physics, in press, http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017JA024407/full]

 

 

 
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