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基于范阿伦卫星观测数据的等离子体层嘶声全球分布的统计分析

项正 谈家强 倪彬彬 顾旭东 曹兴 邹正洋 周晨 付松 石润 赵正予 贺丰明 郑程耀 殷倩 王豪

基于范阿伦卫星观测数据的等离子体层嘶声全球分布的统计分析

项正, 谈家强, 倪彬彬, 顾旭东, 曹兴, 邹正洋, 周晨, 付松, 石润, 赵正予, 贺丰明, 郑程耀, 殷倩, 王豪
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  • 等离子体层嘶声是引起辐射带电子投掷角散射进而沉降到地球大气层的重要物理机理,也被认为是导致地球内、外辐射带之间槽区形成的主因,因此研究空间等离子体层嘶声的全球分布特性具有重要科学意义.本文利用范阿伦探测双星中的A星从2012年9月到2015年5月长达33个月的高质量波动观测数据,详细计算了等离子体层嘶声的平均波幅和发生率,建立了等离子体层嘶声的全球分布数据库,并细致分析了其场强幅度随地磁活动水平、磁壳值L、地磁纬度、磁地方时的统计变化规律.结果表明,等离子体层嘶声的平均波幅与地磁活动剧烈程度具有很强的相关性,并表现出明显的昼夜不对称性.随着地磁活动的增强,日侧等离子体层嘶声的平均波幅相应增大,增强的区域集中在2.5 L 4,但是夜侧等离子体层嘶声的平均波幅反而下降.另外,不同幅度的等离子体层嘶声随地磁活动的变化表现出不同的响应特性.随着地磁活动水平的增强,较小幅度(530 pT)的等离子体层嘶声的日侧发生率减小,夜侧发生率增大;更强幅度(30 pT)的等离子体层嘶声的变化特性正好相反,日侧发生率增大,夜侧发生率减小.在各种地磁活动条件下,磁赤道面附近及中纬地区等离子体层嘶声都广泛存在,波动幅度位于530 pT范围的嘶声发生概率最大.以上统计观测结果为现有的等离子体层嘶声全球分布模型提供了合理、可靠的补充,充分说明不同场强幅度的等离子体层嘶声在2 L 6的内磁层空间经常性地存在,为定量分析、模拟不同能量、不同投掷角的地球辐射带电子在不同太阳风与磁层背景条件下的动态时空变化过程提供了重要参数支持.
      通信作者: 倪彬彬, bbni@whu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:41204120,41304130,41474141,41574160)、中国博士后科学基金(批准号:2013M542041,2014T70732,2015M582265)和国家级大学生创新创业项目(批准号:201510486081)资助的课题.
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    Reeves G D, Friedel H W, Larsen B A, Skoug R M, Funsten H O, Claudepierre S G, Fennell J F, Turener D L, Denton M H, Spence H E, Blake J B, Baker D N 2016 J. Geophys. Res. Space Phys. 121 397

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    Ripoll J F, Reeves G D, Loridan V, Denton M, Santolik O, Kurth W S, Kletzing C A, Turner D L, Henderson M G, Ukhorskiy A Y 2016 Geophys. Res. Lett. 43 5616

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    Thorne R M, Li W, Ni B, Ma Q, Bortnik J, Baker D N, Spence H E, Reeves G D, Henderson M G, Kletzing C A, Kurth W S, Hospodarsky G B, Turener D, Angelopoulos V 2013 Geophys. Res. Lett. 40 3507

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    Tsurutani B T, Falkowski B J, Pickett J S, Santolik O, Lakhina G S 2015 J. Geophys. Res. Space Phys. 120 414

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    Ni B, Li W, Thorne R M, Jacob B, Ma Q, Chen L, Kletzing C A, Kurth W S, Hospodarsky G B, Reeves G D, Spence H E, Blake J B, Fennell J F, Claudepierre S G 2014 Geophys. Res. Lett. 41 1854

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    Li W, Thorne R M, Bortnik J, Kletzing C A, Kurth W S, Hospodarsky G B, Nishimura Y 2015 J. Geophys. Res. Space Phys. 120 3394

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    Spasojevic M, Shprits Y Y, Orlova K 2015 J. Geophys. Res. Space Phys. 120 10370

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    Santolík O, Parrot M, Lefeuvre F 2003 Radio Sci. 38 1010

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-16
  • 修回日期:  2016-09-20
  • 刊出日期:  2017-02-05

基于范阿伦卫星观测数据的等离子体层嘶声全球分布的统计分析

  • 1. 武汉大学电子信息学院空间物理系, 武汉 430072
  • 通信作者: 倪彬彬, bbni@whu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:41204120,41304130,41474141,41574160)、中国博士后科学基金(批准号:2013M542041,2014T70732,2015M582265)和国家级大学生创新创业项目(批准号:201510486081)资助的课题.

摘要: 等离子体层嘶声是引起辐射带电子投掷角散射进而沉降到地球大气层的重要物理机理,也被认为是导致地球内、外辐射带之间槽区形成的主因,因此研究空间等离子体层嘶声的全球分布特性具有重要科学意义.本文利用范阿伦探测双星中的A星从2012年9月到2015年5月长达33个月的高质量波动观测数据,详细计算了等离子体层嘶声的平均波幅和发生率,建立了等离子体层嘶声的全球分布数据库,并细致分析了其场强幅度随地磁活动水平、磁壳值L、地磁纬度、磁地方时的统计变化规律.结果表明,等离子体层嘶声的平均波幅与地磁活动剧烈程度具有很强的相关性,并表现出明显的昼夜不对称性.随着地磁活动的增强,日侧等离子体层嘶声的平均波幅相应增大,增强的区域集中在2.5 L 4,但是夜侧等离子体层嘶声的平均波幅反而下降.另外,不同幅度的等离子体层嘶声随地磁活动的变化表现出不同的响应特性.随着地磁活动水平的增强,较小幅度(530 pT)的等离子体层嘶声的日侧发生率减小,夜侧发生率增大;更强幅度(30 pT)的等离子体层嘶声的变化特性正好相反,日侧发生率增大,夜侧发生率减小.在各种地磁活动条件下,磁赤道面附近及中纬地区等离子体层嘶声都广泛存在,波动幅度位于530 pT范围的嘶声发生概率最大.以上统计观测结果为现有的等离子体层嘶声全球分布模型提供了合理、可靠的补充,充分说明不同场强幅度的等离子体层嘶声在2 L 6的内磁层空间经常性地存在,为定量分析、模拟不同能量、不同投掷角的地球辐射带电子在不同太阳风与磁层背景条件下的动态时空变化过程提供了重要参数支持.

English Abstract

参考文献 (23)

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