地球等离子体层的EUV图像分析及利用CT重建其全球密度分布

来源 :中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心) | 被引量 : 3次 | 上传用户:rylove006
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等离子体层是内磁层的重要组成部分,其主要成分是电子和H+,其次是He+,还有一些其它微量元素。由于H+和He+的密度分布有较好的相关性,因此He+密度分布及其变化可以代表整个等离子体层的动力学特征。利用He+对太阳30.4nm辐射的共振散射,IMAGE卫星的EUV成像仪对等离子体层进行成像探测。本文利用该成像观测资料讨论了等离子体层的结构和旋转,另外还讨论了利用计算机断层成像方法从EUV图像反演等离子体层密度的可行性。在讨论等离子体层旋转的时候,我们选取尺度大、持续时间较长的等离子体层槽状结构做分析,结果发现等离子体层的旋转除了和径向距离有关之外,还和所处的磁地方时有关。相同L上的晨侧旋转速度始终比昏侧的大,但两者的差距随着L的减小逐渐缩小。随着L的增加,晨侧的旋转速度逐渐变快,并最终大于地球自转的速度;昏侧则正好相反,其旋转速度逐渐变慢。值得注意的是,在L增加的过程中,昏侧旋转速度的变化量要比晨侧速度的大一些。另外我们还利用计算机断层成像将它反演成等离子体层密度。但目前存在两个主要难题:投影数据不完备和等离子体层变化。为了验证方法的可行性,我们先用数值模拟的方法反演简单的等离子体层体模。通过采用计算机断层成像方法中比较有代表性的三种算法:反投影重建、滤波反投影重建和代数重建。结果发现,代数重建算法在投影数据不完备的情况下重建的效果最好。通过在代数重建算法中引入全变分最小化的约束准则,我们进行了三维重建,并取得了良好效果,最后还通过模拟IMAGE卫星实际轨道扫描范围的重建,验证了该方法的可行性。
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