同步轨道磁场和地面磁场对太阳风动压变化事件的响应

摘要

行星际太阳风携带着太阳爆发的巨大能量吹向地球，造成地球空间磁场、等离子等不同参数不同程度的变化。这种变化有时会照成地球空间灾害性的空间天气，影响着地球空间飞行器、空间通信、地面技术系统，对人类的航天事业和国民经济发展产生重要影响。太阳风动压对地球磁层的压缩，引起地球空间电流体系和磁场的强烈变化，如当太阳风动压出现瞬时增加，磁层受到压缩，磁层顶电流和越尾电流就会出现相应增加，磁场引起相应变化。在地球不同空间区域，磁场的变化所受的主要影响电流也有所不同。本文通过对磁宁静时的123 个动压变化事件（不包含激波事件）进行了统计研究，分析当不同太阳风动压脉冲作用于磁层顶时，地球同步轨道磁场和地球水平磁场的响应关系，从而得出在太阳风动压变化情况下磁层电流系的变化对不同区域磁场的影响。分析表明，在白天侧（9~15 LT）同步轨道磁场z 分量对太阳风动压增大、减小事件具有较强的正响应，说明在向阳面日下点附近同步轨道磁场主要受磁层顶电流系影响。而在夜侧（21~3 LT）响应明显减弱，有时还出现微弱的负相应，响应幅度具有明显的地方时分布。这种明显的地方时分布，表示在不同的区域，起主要作用的电流系不同，如磁层顶电流对背阳面的磁场作用就相对较弱，而越尾电流的作用则明显增强。对动压增大事件的平均响应幅度在午前最大，而对动压减小事件的平均响应幅度在午后达到最大。在白天侧，同步轨道磁场z 分量响应幅度与太阳风动压上下游均方差有较好的线性正相关，两者比值随地方时具有明显的变化，进一步说明磁层顶电流对向阳面同步轨道磁场的作用；对于同样的动压变化白天侧响应明显强于夜侧。地磁指数SYM-H 响应幅度对太阳风动压上下游均方差具有明显的依赖关系，统计结果显示磁层压缩较强时，两者相关性较好。在白天侧，地磁指数响应幅度与同步轨道磁场z 分量响应幅度具有明显的线性相关，地磁指数的似乎也主要受磁层顶电流影响；而晨昏侧相关性减弱，夜侧无明显相关，这也可说明影响晨昏侧、夜侧同步轨道磁场和地面磁场的电流分布较白天侧更复杂。