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地磁钩扰(太阳耀斑效应)的全球响应分析及初步统计结果
[ 录入者:admin | 时间:2017-05-09 09:47:27 | 作者:雷柱、邢赞扬 | 来源: | 浏览:600次 ]
       太阳耀斑是太阳上巨大的能量爆发活动,其产生的辐射几乎覆盖了从无线电波到γ射线连续谱段。耀斑发生时,常常观测到无线电信号衰减,同时在向日面的地磁台站上出现一种突然性短周期的地磁扰动现象——地磁钩扰,有时也称为太阳耀斑效应(solar flare effect,sfe)。地磁钩扰是太阳耀斑效应在地磁上的直观表现,它的持续时间大约在几分钟到几十分钟,形态类似于湾扰,但起始较急,幅度变化较小,常常伴随有短波消失(short wave fade ,SWF)和电离层突然骚扰(Sudden ionospheric disturbance, SID) 等现象,能够干扰无线电通讯等,对人们的生产生活造成影响。
        自从Carrington在1859年9月首次观测到在一次大的太阳耀斑爆发时出现了明显的地磁钩扰现象以来,很多学者对此开展研究。然而,地磁钩扰的全球响应特征,如发生位置、扰动特征以及伴随的电流体系等不是很清楚,因此,有必要利用全球范围内的地磁台站数据来分析地磁钩扰的分布特征。另外,对引发地磁钩扰的太阳耀斑特征还不清楚,也需要进一步研究。 山东大学威海地磁台(37°31′N, 122°3′E)于2014年12月在山东大学(威海)校内的玛珈山上建成,主要观测设备为乌克兰空间研究所利沃夫中心研制的三分量高精度通门式磁力计(型号:LEMI-018),可连续实时记录地磁场三分量(Bx、By和Bz)的变化情况,数据分辨率为1Hz。
        本文利用山东大学威海地磁台和Intermagnet地磁链与子午工程的地磁观测数据,联合GOES卫星及数字测高仪等的数据,研究了一个由M5.6级太阳耀斑引发的地磁钩扰事件的全球响应特征。同时对20年间的地磁钩扰事件以及引发地磁钩扰的太阳耀斑事件进行了初步统计分析。


12015311日事件。 (a) GOES-15 卫星X射线数据。(b) 山东大学(威海)地磁台站三分量数据。 (c) 磁静日与磁扰日对比。

 

研究发现:地磁钩扰特征呈现出南北半球与午前/午后的差异,且地磁响应相对于太阳耀斑存在约3分钟的滞后现象,而夜侧无明显扰动;利用位于日侧的50余个地磁台站的数据统计分析后发现地磁钩扰幅度呈现正态分布,且在当地时正午附近达到峰值;利用地磁数据反演出钩扰发生时电离层的电流体系Ss和宁静日电流Sq,并用该电流体系解释了此事件中地磁数据的变化特征。


2:钩扰幅度随地方时分布情况。(a) 水平分量。(b) 竖直分量



3:反演电离层电流体系


另外,本文初步统计了1996-2015年的地磁钩扰事件数以及相关的太阳耀斑事件数,分析后发现X级耀斑引发地磁钩扰的可能性最大,达42%,由M级耀斑引发的地磁钩扰事件数最多,ABC级等小耀斑引发地磁钩扰的可能性很小。


4:地磁钩扰事件与太阳黑子年变化


该研究有助于深入理解太阳耀斑爆发对地球的影响以及地磁钩扰在全球范围内的响应特征,能为空间天气建模和预报提供科学依据。研究成果已被《地球物理学报》接收,将于近期发表。

 

致谢

感谢Intermagnet地磁链、子午工程和山东大学威海地磁台提供的地磁数据;感谢山东大学(威海)的夏利东和武昭等人在威海地磁台选址和建设中给予的帮助!感谢GOES卫星和SOHO卫星提供的太阳耀斑数据。本项目由国家自然基金项目(No. 41604139, 41574138)和山东省杰出青年基金项目 (No. JQ201412)资助。

 

 

 

 

 
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