磁暴是空間天氣與空間物理學(xué)研究的中心話題之一,環(huán)電流的增強(qiáng)擾動(dòng)是磁暴標(biāo)志性特征的高空源。暴時(shí)環(huán)電流動(dòng)力學(xué)過(guò)程涉及復(fù)雜的太陽(yáng)風(fēng)-磁層-電離層/熱層耦合過(guò)程。人們普遍認(rèn)為環(huán)電流粒子源自太陽(yáng)風(fēng)和電離層,但這兩種源的具體貢獻(xiàn)還沒完全弄清楚。近期人們發(fā)現(xiàn)環(huán)電流中的質(zhì)子同時(shí)來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)和電離層,但是氧離子來(lái)自電離層,因此氧離子示蹤對(duì)解釋電離層在磁暴期間的作用具有重要意義。環(huán)電流粒子存在多種損失機(jī)制,如環(huán)電流粒子與地冕氫發(fā)生電荷交換可生成不受電磁場(chǎng)控制的高能中性原子(ENA),這使得人們可以通過(guò)中性原子遙測(cè)成像技術(shù)從環(huán)電流外部對(duì)其全球分布進(jìn)行觀測(cè)。TWINS衛(wèi)星搭載了先進(jìn)的ENA成像儀,飛行在幾乎正交的兩個(gè)莫爾尼亞高軌道上,從有利位置對(duì)磁層進(jìn)行立體觀測(cè),為重建環(huán)電流離子能譜的三維空間分布提供了有利條件。本文提出了磁層ENA發(fā)射CT的概念,將體像素CT方法應(yīng)用于衛(wèi)星高能中性原子成像數(shù)據(jù),重建環(huán)電流離子通量強(qiáng)度的三維空間分布與能譜；為了克服多顆衛(wèi)星成像可能存在的儀器偏差的互不一致性造成反演誤差增大甚至迭代發(fā)散的問題,發(fā)展了差分ENA體像素CT反演方法。采用環(huán)電流離子分布模型和實(shí)際衛(wèi)星觀測(cè)幾何構(gòu)形進(jìn)行數(shù)值模...

【文章頁(yè)數(shù)】：144 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 研究背景
    1.2 研究的目的和意義
    1.3 論文安排
2 磁層中的環(huán)電流
    2.1 磁層的基本結(jié)構(gòu)及電流系
    2.2 環(huán)電流
        2.2.1 環(huán)電流基本原理
        2.2.2 環(huán)電流粒子絕熱運(yùn)動(dòng)
        2.2.3 環(huán)電流地磁響應(yīng)
    2.3 小結(jié)
3 高能中性原子(ENA)及其成像
    3.1 ENA產(chǎn)生原理
    3.2 ENA成像發(fā)展歷程
    3.3 ENA成像儀器介紹
        3.3.1 IMAGE衛(wèi)星ENA成像
        3.3.2 TC-2衛(wèi)星ENA成像
        3.3.3 TWINS衛(wèi)星ENA成像
    3.4 小結(jié)
4 ENA成像的三維CT反演----基本原理與方法
    4.1 幾種典型ENA成像反演方法
        4.1.1 參數(shù)化離子分布模型
        4.1.2 有約束的線性反演
    4.2 CT技術(shù)概述
        4.2.1 Radon變換
        4.2.2 Fourier切片定理
        4.2.3 三維CT理論公式
        4.2.4 級(jí)數(shù)展開CT重建算法
    4.3 磁層ENA發(fā)射CT
    4.4 小結(jié)
5 衛(wèi)星ENA成像及其反演的數(shù)值模擬
    5.1 ENA成像的正演模擬
        5.1.1 環(huán)電流離子微分通量分布模型
        5.1.2 ENA離子源區(qū)域及其網(wǎng)格劃分
        5.1.3 其它簡(jiǎn)化假設(shè)與模型/公式
        5.1.4 衛(wèi)星位置與掃描視線
        5.1.5 ENA成像正演模擬結(jié)果
    5.2 由ENA成像模擬反演離子分布
        5.2.1 差分ENA CT原理方法
        5.2.2 無(wú)偏差ENA圖像的反演
        5.2.3 有偏差ENA圖像的反演
        5.2.4 結(jié)果分析
    5.3 小結(jié)
6 實(shí)測(cè)磁暴事件反演
    6.1 2012年07月15日磁暴事件分析
        6.1.1 LAE修正
        6.1.2 反演結(jié)果
        6.1.3 結(jié)果驗(yàn)證、特征分析
    6.2 2011年10月24日磁暴事件分析
    6.3 小結(jié)
7 中能段ENA-H與ENA-O分離
    7.1 由衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)獲取ENA通量
        7.1.1 探測(cè)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)
        7.1.2 原始Level-0數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)
        7.1.3 計(jì)算ENA通量
    7.2 由起始脈高分布決定ENA成分
        7.2.1 起始脈沖高度分布
        7.2.2 MCP板電壓對(duì)脈高分布的影響
        7.2.3 起始脈沖高度能量外推法
        7.2.4 H/O分離方法
    7.3 由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分離H/O的結(jié)果
    7.4 小結(jié)
8 總結(jié)與展望
    8.1 總結(jié)
    8.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間的科研成果
致謝



本文編號(hào)：3764138