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日冕物质抛射的冰激凌—锥模型在空间天气现象中的应用

潘宗浩  
【摘要】:本文根据SOHO/LASCO提供的CME(日冕物质抛射)在天空平面的投影观测资料,由CME的冰激凌-锥模型反演计算确定了第23太阳周内大量快速CME的径向速度、空间张角、爆发源区位置等几何运动学参数。 首先统计分析了1998年-2002年期间1AU处观测得到的缓变型SEP(太阳高能粒子)事件的强度-时间曲线的特征参数与其对应的快速CME的几何运动学参数之间的关系。结果表明SEP事件的开始时间(从伴随CME爆发到SEP事件到达1AU处的时间)与伴随CME径向速度和角宽度均无显著相关性,在行星际磁力线与地球连接较近的经度范围内SEP事件的上升时间(从SEP事件爆发到SEP事件强度到达其峰值一半的时间)和持续时间(SEP事件强度在峰值的一半以上的时间)与伴随CME径向速度和角宽度之间存在显著的正相关性。这说明速度越快,角宽度越大的CME事件更容易在连接地球的磁力线附近驱动强且宽的准平行激波,可以在更长时间内捕获和加速粒子,导致激发的SEP事件具有更长的上升时间和持续时间。 此外我们将同样用冰激凌-锥模型反演计算得到的2000年-2005年5月期间WIND或ACE卫星记录到的行星际激波所对应的93个晕状或部分晕状(180°)CME的几何运动学参数代入HAF三维运动学模型,模拟计算了这些晕状CME事件产生的扰动在行星际空间的传播过程,并由此预报了扰动传播到达地球轨道的时间。结果表明,预报传播时间与观测传播时间之间的误差绝对值平均为7.4小时,相对误差平均值为14.3%,有63个事件的预报传播时间与观测传播时间的差在±8小时内,比例达到63/93=67.7%。本文中日地传播时间预测值与观测值之间的平均绝对值误差较小,日地传播时间预测值与观测值之间的误差分布比较接近于以0为中心的高斯分布,预测结果较好,这说明冰激凌-锥模型方法结合运动学模型预测激波到达时间的方法是比较可靠的。


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