行星际磁场

摘要： 我们都知道,地球上有台风。你听说过“太空台风”吗?不久前,我国科学家首次在北极上空发现“太空台风”。科研人员发现“太空台风”源于太阳风-磁层耦合作用。在长时间极端地磁平静和行星际磁场北向、地球磁层的高纬尾瓣处持续发生的尾瓣磁重联(磁重联是一种非常重要的快速能量释放过程,也是磁能转化为粒子的动能、热能和辐射能的过程)过程中.

摘要： 人类第一次实现对太阳极区探测的是来自NASA的“尤利西斯号”。1990年10月6日,承载着太阳风、太阳极区以及行星际磁场探测任务的“尤利西斯号”,由“发现号”航天飞机发射升空。在经历17年的超长待机掠索后,“尤利西斯号”于2007年2月第三次通过了太阳南极地区后寿终正寝,超额完成了自己的使命。

摘要： 利用Cluster卫星数据,选取2001-2010年期间的616个极尖区穿越事件,研究了行星际磁场(IMF)的大小和方向对极尖区位形的影响.结果表明:当Bz为北向时,随着Bx负向的增大,极尖区的磁不变纬度向高纬方向(极区)移动;当Bz为南向时,随着Bx负向增大,极尖区的磁不变纬度略微向低纬度方向(赤道)移动.毋正向增大时,极尖区并没有明显移动.Bx对极尖区影响在南半球较为显著,在北半球没有明显规律性变化.此外,随着行星际磁场锥角的增大(＞90°),极尖区也随之向高纬移动.当Bz南向时,随着By的负向增大,极尖区在北半球向晨侧移动,在南半球向昏侧移动.而当Bz南向增加时,南北半球两个极尖区的磁不变纬度都朝赤道方向移动;但北向Bz时几乎没有移动.

摘要： 用特征向量分析法对第23太阳活动周天津静海磁场强度水平分量H的时均值进行研究,分析行星际磁场扇形结构的地磁效应(简称扇形效应)对中低纬地磁场H分量日变化的贡献.研究结果表明,中低纬扇形效应为3～11 nT,在太阳活动高年扇形效应达到最大值(约11 nT),低年达到最小值(约3nT).太阳活动高年扇形效应引起的地磁H分量值变化与太阳活动低年的情况相反,但是扇形效应在夏季对地磁H分量的影响较小.太阳活动高年扇形效应日均值的增减与上升年的相反,与下降年相同,夏季扇形效应平均增量最小且无规律.春、夏和秋三个季节的扇形效应最大值都出现在太阳活动高年,冬季的扇形效应在太阳活动峰年一年后才出现最大值(约11 nT).在太阳活动低年(或高年),当扇形磁场背离(或指向)太阳时,夏季扇形效应白天引起地磁H分量增大(或减小),夜间导致地磁H分量减小(或增大),其他季节全天都会导致地磁H分量减小(或增大).用特征向量推断行星际磁场扇形极性的符合率在春夏秋三个季节高达60％,在冬季为55％.

摘要： 利用DMSP F13卫星离子漂移速度测量数据和Wind卫星行星际磁场测量数据,对极区顶部电离层离子整体上行进行研究,主要考察平静期和磁暴期离子上行强度,以及不同行星际磁场方向和季节对离子上行的影响.研究发现,无论是南半球还是北半球,磁暴期的上行发生率都超过平静期;无论磁暴期还是平静期,南半球在北向行星际磁场时上行发生率高于南向行星际磁场、北半球在南向行星际磁场时上行发生率高于北向行星际磁场,且该结论在磁暴期比平静期更为明显;南半球平静期在北向行星际磁场和南向行星际磁场时冬季的上行发生率都远高于夏季,超过2倍,北半球平静期在北向行星际磁场和南向行星际磁场时夏季的上行发生率高于冬季.

摘要： 慢激波在磁场重联的磁能释放过程中扮演着重要角色.对行星际慢激波的观测认证,关键是对激波上下游的磁场和等离子体数据进行R-H关系拟合.早期所有报道的行星际慢激波事件大都是基于单卫星的观测资料对其进行R-H关系拟合来确定的.由于慢激波与切向间断面(TD)之间存在不确定性,很可能会把TD误判成慢激波事件,而通过运用多个卫星观测并结合R-H关系拟合的方法来认证行星际慢激波更为准确.

摘要： 本文使用Cluster-C1卫星的CIS仪器和FGM仪器测量得到的质子通量数据和计算的β数据,判断Cluster 卫星在地球磁尾不同位置位于等离子体片内的概率.使用2001-2004年7-11月的Cluster-C1数据,分别在行星际磁场南向和北向时,得出X＜-10RE区域内卫星位于等离子体片的概率在Y-Dz平面的分布图(Dz是卫星到中性片的距离).通过对比行星际磁场南向和北向时的卫星位于等离子体片的概率的分布图,我们发现等离子体片在行星际磁场南向时比在行星际磁场北向时要薄,并且这个效应在磁尾晨昏两侧比在午夜附近明显,同时我们还发现等离子体片在晨侧比在昏侧厚.

摘要： 地球弓激波是超音速太阳风和地球磁层相互作用的产物，以往由于数据所限，人们发展的模型仅考虑了近地情况，而对于远地弓激波的位型，以及其他因素例如行星际磁场By对弓激波位型的影响，人们还不是很清楚．通过统计分析ARTEMIS卫星2011年1月至2015年1月期间的弓激波穿越事件，首先拟合修正了Chao弓激波模型（最常用的弓激波模型之一）中尾部张角口表达式的系数，得到适用于中远地（月球轨道处，地心距离-20R E〉X〉-50RE）弓激波的模型系数，然后研究了行星际磁场鼠分量对弓激波尾部张角口的影响．结果表明：（1）拟合的模型系数相对于原系数来说，在中远地与观测结果更吻合；（2）弓激波尾部张角口随行星际磁场By分量的增大而增大，且正的By对张角的影响比By为负的情况影响更大．研究结果为进一步建立包含行星际磁场By分量的弓激波模型提供了参考．

摘要： 利用GRACE卫星加速度仪数据和OMNI数据,统计分析了2002-2006年35个大磁暴期间暴时热层大气密度△ρ和重联电场Em与行星际磁场大小B两参数之间的相关性、△ρ对Em和B的时间滞后、以及Em和B对△ρ的影响因子.

摘要： 热层大气总密度与行星际磁场的变化关系十分密切,近年来许多研究致力于在磁平静时和磁暴期间热层大气密度对不同控制参数的依赖性.相关文献表明,热层密度与总焦耳加热量,Σ(Q1),环电流指数Sym-H、太阳辐射指数F10.7/P10.7、跨极盖电势降(ΦPC)等参数都有较好的相关性.多数文献中研究的是这些参数在磁暴期间对热层密度的调制作用,我们利用CHAMP卫星得到的2001-2010年热层大气密度数据在400KM的高度上对其与IMF Bz等参数关联的统计研究,在相同太阳活动水平下分别讨论了,其在不同纬度、季节和地方时对行目的在于揭示热层密度对行星际磁场统计上的时空变化特性。本文研究的结果表明，热层密度不仅对行星际磁场极性和大小有明显的依赖，热层密度在不同纬度范围、地方时和季节的情况下的响应时间上和响应程度上也有所不同。星际磁场参数的依赖情况.

摘要： 本文主要利用ClusterⅡ四颗卫星2001年和2004年7月~10月期间的探测数据，结合ACE卫星的行星际磁场数据，探究了行星际磁场时钟角和锥角对磁尾等离子体片边界层场向电流作用。结果显示：IMF的锥角θ越大，场向电流的发生率越高。最后本文给出了在不同IMF时钟角和锥角情况下磁尾等离子体片边界层场向电流发生率的分布。

摘要： 本文采用ClusterII四颗卫星2001年和2004年的磁场数据，准确计算场向电流密度，从中选取了1354个磁尾等离子体片边界层(PSBL)场向电流事件。依据ACE卫星的太阳风数据，计算到达磁层项的延时，给出了每个场向电流事件所对应的行星际磁场各分量以及太阳风动压值，主要研究了行星际磁场南向和北向条件下磁尾等离子体片边界层场向电流的特性及其受太阳风动压的调控作用。

摘要： 本研究利用资料统计以及量纲分析的方法主要研究行星际磁场北向时太阳风—磁层的能量耦合，试图得到一个能够较好地估算行星际磁场北向期间的能量输入耦合函数，以期描述行太阳风向磁层的能量传输过程。

摘要： 利用北极黄河站的三波段全天空成像仪的高分辨率的地面极光观测数据,结合南北极SuperDARN雷达网以及ACE卫星的联合观测,研究发生在2004年01月03日08:10-08:45UT时间段内的极区电离层日侧对流爆发事件.随着行星际磁场(IMF)由北向跳转为南向,南北极的SuperDARN雷达网几乎同时观测到爆发性的极区电离层对流结构,于此同时观测到日侧极光赤道向边界向低纬快速运动,随后出现周期性的极向运动极光结构(PMAFs),而电离层对流结构也表现出脉动特征,平均间隔时间为8分钟,这些结果表明它们是由发生在日侧磁层顶的脉动重联(FTEs)造成的.

摘要： 起源于太阳的行星际磁场由于赤道面附近存在电流片,使得行星际磁场成双地分成若干区域,且在同一个区域中磁场极性相同,而在相邻的区域中磁场极性相反,从而形成扇形结构。不同的太阳风扇形极性对应不同行星际磁场,特别是在春秋分附近不同扇形的行星际磁场By分量产生的附加的GSM Bz分量明显不同,而夏冬季节不明显,所以电离层热层对不同扇形结构的响应表现强烈的季节依赖。本研究将利用1967-2007年的行星际磁场数据、热层密度数据定量分析太阳风扇形结构对高层大气的影响。

摘要： 2012年7月3日10:30-16:00UT ARTEMIS1&2卫星在距离地球～55Re的磁尾昏侧等离子体片附近共观测到10个磁通绳事件,其中3个往地向运动。事件期间,行星际磁场维持弱南向(～-3nT,持续长达7.5小时),动压平稳(～1.25nPa).本文使用两颗卫星的数据和GS方法对这些磁通绳的传播和形态特性进行了详细研究。发现(1)尾向磁通绳都发生于亚暴期间,地向磁通绳都未伴随AE指数的明显变化。(2)7例磁通绳的导向场方向与IMF By的方向一致,3例不能确定,管轴的方向主要在XY平面与Y轴呈一定角度。(2)应用GS重构方法对三例地向运动磁通绳进行了横截面重构分析,发现尺度在1×0.5Re到6.2×1.5Re之间,并且磁通绳的前端接近片中心处磁力线稀疏而离开片中心较远的位置磁场被压缩,尾端则出现很明显的磁力线堆积,分析认为可能是磁通绳与前端的背景北向磁场发生重联,使得磁通绳不断被侵蚀所致。(3)所有磁通量绳事件,都伴随能量离子通量的增加,表明在长期南向IMF期间,磁尾等离子体片近地球处到月球轨道以远都很不稳定,磁通绳的产生可能与多重X线磁场重联有关。

摘要： 本文用单粒子轨道的方法模拟不同日期、不同太阳风动压、不同DST指数以及不同行星际磁场的条件下,极尖区不同投掷角粒子轨道运动特点。此次研究使用了T96模型,并未加入电场模型。研究其与逃逸到太阳风、赤道辐射带以及损失到大气层的所需条件。粒子轨道初始位置选择捕获较为稳定的区域,研究表明粒子在MLT约等于4和20两个角度容易逃逸出磁层,在左右两侧,MLT约等于6和18两个角度较容易去往赤道,如果其投掷角继续减小,最终可以到达接近南北两极的大气层,形成cusp极光。

摘要： 为了得到中性片位置模型方程，本研究中选取了Cluster四颗卫星2001-2010年磁尾数据，GEOTAIL卫星1992年9月到2013年7月的磁尾数据，THEMIS五颗卫星2007年2月到2013年7月的磁尾数据，以及TC1卫星2004年1月到2007年9月的磁尾数据。其中CLUSTER数据为4s分辨率，THEMIS和TC1数据为60s分辨率，GEOTAIL数据为64s分辨率。为使磁尾中心轴尽量与X轴重合，考虑到平均太阳风方向与日地方向大约呈40，全部数据被转换到40AGSM坐标系下。考虑到太阳风动压以及磁尾扩张对磁尾构型的影响，全部数据被修正到统一的太阳风动压2.67nPa，以及统一的尾向距离25Re处。通过对这些数据在YZ平面上的分格统计，中性片的形状和位置可以很直观地从Bx的YZ截面分布图上看出。截面图上可以寻找到一系列Bx反转的位置，这些点即表示中性片的位置，很容易发现中性片会随着磁偶极倾角增大而更加弯曲。在前人的研究中曾有多种中性片模型被提出，包括梯形模型、圆形模型、标准椭圆模型、偏移椭圆模型以及三椭圆模型，这些模型都包含一个正弦函数形式的磁偶极倾角因了。根据得到的截面图像以及对各种模型进行对比，本次研究选用了最简洁有效的偏移椭圆模型。利用偏移椭圆模型对Bx反转点进行拟合即可得到模型内各项参数值。与本次研究中利用了更多更新的数据，对中性片的观测更加全面。与前人的结果相比，本次得到的结果更加弯曲一些。

摘要： 本发明提供了行星际探测器发射机会的快速搜索方法和装置，其中，发射机会快速搜索方法的具体步骤包括：获取行星际探测任务的目标行星轨道参数和约束条件；根据任务约束条件，利用多边界点搜索法，结合固定发射时刻的发射机会搜索算法，确定发射时间维度上的时间窗口；利用固定发射时刻的发射机会搜索算法，对发射时间维度上的时间窗口进行遍历，确定各时间窗口中每个发射时刻对应的转移飞行时间维度上的时间窗口，从而获得所有发射机会。与目前普遍采用的Pock‑Chop图法相比，本发明提供的搜索方法搜索结果比较准确，且可使搜索时间缩短约两个数量级。因此，该方法适用于对行星际探测任务的快速、高精度、大规模的发射机会搜索与评估。

摘要： 本发明公开了一种面向行星际探测轨道设计的强化混合差分演化方法及系统，方法包括：（1）RL_HDE使用Q‑Learning算法来自适应控制六种不同的变异策略，增强算法寻优能力。同时针对六种不同变异策略的自适应控制，全局算子使用LSHADE_EIG方法，该方法对国际演化计算竞赛（CEC2015）算法LSHADE_SPS_EIG做出改进，不再使用SPS框架；（2）使用强化学习Q‑Learning算法自适应控制触发参数ρ1,max和ρ2,max，平衡算法探索与开发能力。本发明有益效果是：可以有效提高行星际探测轨道优化设计的求解速度，提升探测器轨道计算精度。

摘要： 本发明公开的一种行星际多体系统小行星探测最优多脉冲转移方法，属于航空航天技术领域。首先在日地质心旋转系下建立探测器动力学方程，即高精度动力学模型。根据任务约束选定目标小行星并给出探测器在日地质心旋转坐标系下的初始状态，采用扰动法获得探测器单脉冲小行星飞越轨道；利用优化算法得到飞越距离最小的单脉冲小行星飞越转移轨道；基于主矢量理论，进行多脉冲转移轨道设计，得到满足主矢量条件的最优多脉冲转移轨道；将得到的最优多脉冲转移轨道，带入高精度动力学模型递推，利用多级并行微分修正方法对转移轨道进行修正，实现多天体强扰动非线性环境下小行星探测的精确轨道转移。本发明具有速度增量小、适用性好、收敛性好的优点。

摘要： 本发明属于实验装置领域，具体涉及一种模拟银河系磁场作用于九大行星影响其磁场方向的实验装置，该装置是由太阳浮球(1)、水星浮球(2)、金星浮球(3)、地球浮球(4)、火星浮球(5)、木星浮球(6)、土星浮球(7)、天王星浮球(8)、海王星浮球(9)和女铁硼磁铁(10)组成，本发明结构简单，操作方便，利用女铁硼磁铁模拟银河系磁场以达到模拟银河系磁场作用于九大行星影响其磁场方向的效果。

摘要： 本发明提供一种行星际能量粒子探头、探测系统及探测方法，行星际能量粒子探头包括两套望远镜系统，望远镜系统包括两个望远镜单元，每一个望远镜单元均具有开口的第一端及第二端。望远镜单元的第二端设置有磁偏转系统，磁偏转系统包括环形磁铁，一套望远镜系统中的两个所述望远镜单元中的所述环形磁铁以所述环形磁铁的中心轴平行的方式设置，在所述环形磁铁的中心轴延伸方向上，两个所述环形磁铁产生的磁场方向相反。该磁偏转系统能够很好地偏转能量低于400keV的电子，满足望远镜单元的第二端偏转能量低于400keV的设计要求。从而在望远镜单元的两端分别探测不同能量的中高能电子、质子以及中高能离子。

摘要： 本公开提供一种确定行星际等离子体密度总含量及电波路径延迟的方法，确定行星际等离子体密度总含量的方法包括：获取行星际等离子体在观测点处的等离子体密度和等离子体速度；根据等离子体速度，确定对行星际等离子体的初始观测时刻；根据等离子体密度，确定行星际等离子体密度总含量。根据本公开的确定行星际等离子体密度总含量及电波路径延迟的方法解决了无法准确确定行星际等离子体所引起的电波折射的问题，可以基于实测等离子体密度和速度，计算观测点与深空探测器间的等离子体密度总含量，从而确定等离子体引起的电波路径延迟。

摘要： 本发明公开了一种多级中继卫星星座行星际导航的方法、系统及设备。本方法为：1)布设多颗地球轨道卫星组成第一级中继卫星星座；在地球与月球引力系统平动点设定区域和地球与太阳引力系统平动点设定区域布设多颗卫星组成第二级中继卫星星座；在地球与太阳引力系统平动点设定区域和绕地球的晕轨道布设多颗卫星组成第三级中继卫星星座；每一级至少包括四颗卫星；2)卫星地面站对所述第一级中继卫星定轨，各级中继卫星星座之间互相确定中继卫星的轨道，进而通过多级中继卫星实现行星际深空探测卫星的导航定位。本发明以平动点设定区域的轨道为基础，组建导航定位星座，用较少的卫星实现地球至太阳的行星际探测卫星导航，能大幅度节省时间和投入。

摘要： 本发明公开了一种基于地面站的多级中继卫星星座行星际导航的方法，其步骤包括：1)布设多颗地球轨道卫星组成第一级中继卫星星座；在地球与月球引力系统平动点设定区域和地球与太阳引力系统平动点设定区域布设多颗卫星组成第二级中继卫星星座；在地球与太阳引力系统平动点设定区域和绕地球的晕轨道布设多颗卫星组成第三级中继卫星星座；每一级中继卫星星座至少包括四颗卫星；2)卫星地面站对第一、二、三级中继卫星测定轨；行星际卫星从地球发射后，各级中继卫星对进入其覆盖范围内的星际卫星进行定位导航。本发明以平动点设定区域的轨道为基础，组建导航定位星座，用较少的卫星实现地球至太阳的行星际探测卫星导航，能大幅度节省时间和投入。

摘要： 本发明公开了一种面向行星际探测轨道设计的强化混合差分演化方法及系统，方法包括：（1）RL_HDE使用Q‑Learning算法来自适应控制六种不同的变异策略，增强算法寻优能力。同时针对六种不同变异策略的自适应控制，全局算子使用LSHADE_EIG方法，该方法对国际演化计算竞赛（CEC2015）算法LSHADE_SPS_EIG做出改进，不再使用SPS框架；（2）使用强化学习Q‑Learning算法自适应控制触发参数ρ1,max和ρ2,max，平衡算法探索与开发能力。本发明有益效果是：可以有效提高行星际探测轨道优化设计的求解速度，提升探测器轨道计算精度。

摘要： 本发明涉及太阳物理和空间物理技术领域，具体的是涉及一种认证行星际日冕物质内日珥物质的方法。该方法首先在稳态太阳大气模型条件下计算重离子的各离子成份和温度的关系；然后结合太阳风中这些离子成份的观测，选择合适的重离子成份反常增加作为判断日珥物质的判据。该方法具有基础数据获取方便，操作过程比较简洁，认证准确性较高，具有相当的可靠性。