【摘要】：日冕物質(zhì)拋射(CME)是太陽大氣中一種劇烈爆發(fā)現(xiàn)象,是與空間天氣事件關(guān)系最為緊密的太陽活動。CME是非重現(xiàn)性地磁暴和緩變型太陽高能粒子事件的驅(qū)動源。CME的速度會影響它驅(qū)動激波的能力以及它到達(dá)地球磁層的時間,而CME的傳播方向會影響它能否到達(dá)地球磁層。因此研究CME在太陽大氣中的運動學(xué)特征,對更好地理解CME的空間天氣效應(yīng)以及對空間天氣事件進(jìn)行預(yù)報有著較為重要的意義。本文主要利用STEREO衛(wèi)星的CME觀測資料以及Thcrnisien et al. [2006,2009]提出的磁通量管狀的CME模型(the Graduated Cylindrical Shell model,GCS),對CME在太陽大氣中的運動學(xué)特征進(jìn)行研究。 STERERO衛(wèi)星的雙點觀測,首次提供了對CME的三維空間結(jié)構(gòu)及位置進(jìn)行重構(gòu)的機會。我們通過兩個典型的CME事件(2008年4月9日CME事件和2008年12月12日CME事件),介紹了GCS模型在CME三維重構(gòu)中的應(yīng)用,并分析了可能帶來的誤差。進(jìn)一步我們利用GCS模型分析了CME的三維速度,通過比較兩種投影修正方法得到結(jié)果與GCS模型給出結(jié)果的差別,說明了投影修正方法在討論CME運動學(xué)特征時的局限性,同時也給出了兩種投影修正方法的適用范圍。我們對2007-2008年間STEREO衛(wèi)星觀測到的21個結(jié)構(gòu)清晰的CME事件進(jìn)行了分析,比較了STEREO A星和B星觀測到的CME投影速度、兩種投影修正方法得到的修正速度(Vm)以及GCS模型獲得的三維速度。其中用于比較的兩種修正方法分別是簡單投影修正[Shen et al.,2007]和復(fù)雜投影修正[Leblanc et al.,2001]。比較結(jié)果表明簡單投影修正只有在日心角距大于50°時,修正速度與三維速度的誤差小于10%,而當(dāng)日心角距小于50°時,誤差較大,甚至可能達(dá)到90%；復(fù)雜投影修正的適用范圍更廣,但仍存在一定的適用范圍。在目心角距大于45°時,修正速度與三維速度的誤差小于10%,與簡單投影修正相比,即使在日心距較小,所造成的誤差也在20%以內(nèi)。另外在日心角距大于65°時,投影速度與三維速度的誤差也在10%以內(nèi)。以上結(jié)果也為我們在單星觀測的條件下,對投影修正結(jié)果進(jìn)行誤差評估提供了依據(jù)。 在上述工作的基礎(chǔ)上,我們系統(tǒng)的研究了CME在太陽大氣中的偏轉(zhuǎn)傳播現(xiàn)象。首先我們利用STEREO B星的觀測數(shù)據(jù),分析了發(fā)生于2007年10月8日的CME事件在天空平而內(nèi)運動學(xué)過程,該事件發(fā)生于日面邊緣,是個邊緣事件,因此受投影效應(yīng)影響較小。這個事件在傳播早期發(fā)生了從高緯到低緯的偏轉(zhuǎn),其偏轉(zhuǎn)幅度大約在30°左右,在隨后的傳播過程中,不再發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn)。通過分析背景磁場的分布情況,發(fā)現(xiàn)CME在早期的偏轉(zhuǎn)是受到背景磁場能量分布的影響。CME在背景磁能密度梯度的作用下,從高磁能密度區(qū)域向低磁能密度區(qū)域發(fā)生偏轉(zhuǎn)。由此我們建立了第一個定量描述CME在日冕中偏轉(zhuǎn)傳播的理論模型：磁能密度梯度模型(Magnetic Energy Density Gradient Model;MEDG Model)。 進(jìn)一步,我們利用STEREO A、B兩顆衛(wèi)星的聯(lián)合觀測,以及GCS模型對CME三維結(jié)構(gòu)的重構(gòu),研究了2007年11月到2008年底之間的10個CME在太陽大氣中偏轉(zhuǎn)傳播的統(tǒng)計特性。發(fā)現(xiàn)8個CME事件在傳播過程中發(fā)生了明顯的偏轉(zhuǎn),而且偏轉(zhuǎn)不僅存在于緯度方向上,同時也存在于經(jīng)度方向上。通過比較CME偏轉(zhuǎn)與背景磁能密度的分布,發(fā)現(xiàn)這些CME均從高磁能密度區(qū)域向低磁能密度區(qū)域偏轉(zhuǎn)。進(jìn)一步的定量分析發(fā)現(xiàn),CME在內(nèi)日冕(4 Rs以下)的偏轉(zhuǎn)較為明顯,CME偏轉(zhuǎn)方向與負(fù)磁能密度梯度的方向有較好的一致性,CME的偏轉(zhuǎn)率與負(fù)磁能密度梯度的大小也存在較好的正相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)為0.85,即磁能密度梯度越強,CME的偏轉(zhuǎn)率越高。同時CME的速度與偏轉(zhuǎn)率之間有著較弱負(fù)相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)為0.6,即CME傳播速度越快,偏轉(zhuǎn)率越低。這些統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)一步說明了CME在日冕中的偏轉(zhuǎn)傳播現(xiàn)象可用磁能密度梯度模型來定量描述,而這一模型對我們建立完整的CME對地有效性預(yù)報模式具有極其重要的價值。
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【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：P182.6

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 董麗花;丁留貫;陳小蘭;曹鑫鑫;;2012年1月23日SEP事件的“twin-CME”爆發(fā)現(xiàn)象[J];廣西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年03期

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本文編號：2308841