【摘 要】
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近年来,各国的航天器相继发射升空,在对太空进行探索的过程中由于空间环境的不稳定,尤其是外辐射带中Me V能量的高能电子严重影响着卫星的通信和运行。众所周知辐射带动力学的复杂性和其在空间天气中的重要意义,而理解电子动力学的主要困难在于辐射带响应的随机性和广泛性。尽管空间物理学家们一直把辐射带环境作为重要的研究对象,但对这种空间高能粒子的物理特性和运动机制仍不甚清楚。因此急需我们去深入分析完善。太阳风
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近年来,各国的航天器相继发射升空,在对太空进行探索的过程中由于空间环境的不稳定,尤其是外辐射带中Me V能量的高能电子严重影响着卫星的通信和运行。众所周知辐射带动力学的复杂性和其在空间天气中的重要意义,而理解电子动力学的主要困难在于辐射带响应的随机性和广泛性。尽管空间物理学家们一直把辐射带环境作为重要的研究对象,但对这种空间高能粒子的物理特性和运动机制仍不甚清楚。因此急需我们去深入分析完善。太阳风、行星际条件、地磁活动和辐射带密切相关。由于高能电子通量急剧变化造成的恶劣影响,过去物理学家的关注点总是聚焦在高能电子通量的剧烈变化。例如太阳风条件的调制作用、大磁暴对电子通量的影响、介质深层充放电、内在的波粒相互作用机制,或者是对高能电子通量进行预报等。与过去研究工作不同的是:(1)首先利用小波分析方法对我国风云二号系列卫星和GOES系列卫星(Geostationary Operational Environmental Satellites)的≥2 Me V的高能电子通量的周期性进行了系统的研究,发现两种类型卫星的通量有相同的短周期:9d,13.9d,27.7d;不同中长周期:GOES卫星存在187.0 d和342.9 d、风云二号卫星具有222.3d和374.0 d的中长周期。(2)进一步对不同卫星的短周期相似进行了相应的解释分析,并在之前的研究结论的基础上对中长周期的差异做出了合理地推测,发现两种类型的卫星通量对地磁扰动的响应各向异性。并且与过去的研究不同的是,在没有地磁风暴但Dst(Disturbance storm time)指数下降时,可以对电子通量造成和有地磁风暴时一样的效果。(3)为了进一步研究高能电子通量的加速与损失机制,我们选择了数据较为稳定的GOES卫星,分析了≥2 Me V高能电子通量在没有地磁风暴(Dst>-30 n T)事件时的响应,发现无地磁风暴时的Dst指数下降对高能电子通量的影响与有风暴时一样有效,但不容易造成通量增强,并且增强事件更容易发生在Dst指数下降更多和更低的Dst min时。另外Ds指数的下降还可以很好的分离高能电子的急剧变化和恒定状态。伴随着不同的太阳风参数高能电子通量会出现完全不同的响应,比如提前到来的高太阳风密度、太阳风动压和亚暴活动。(4)通过深入研究所有事件与太阳风参数、地磁指数的关系,发现更高的太阳风速度、一定时间的亚暴而不是长期持续的亚暴、低太阳风密度和太阳风动压是电子加速的关键因素,比如在通量没有变化的事件中尽管存在长期持续的亚暴和低的太阳风密度,但由于不断波动的太阳风速度和总是较高的太阳风动压,电子仍旧没有加速。本文的研究结果揭示了高能电子通量的周期性变化特征,并且发现通量变化实际上是各种参数共同作用的结果。不同卫星得出的结论差异引出了很多有意思并且值得深入的问题,为未来辐射带电子动力学的研究提供了更多的参考和可能性。
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