太阳风速度及日球层电流片对ICME渡越时间的影响

【摘要】：对于太阳扰动到达地球时间的预报是目前空间天气研究的一个重要方向,太阳扰动将大量的等离子体物质抛射到行星际空间,我们称之为日冕物质抛射(CME),快速的ICME(CME传播到行星际空间之后则称之为ICME)会在其前面产生驱动激波,如果这些ICME沿着日地连线前进并且激波或其鞘区或者驱动ICME中含有长时间的南向行星际磁场,该激波或ICME到达地球时会引起地球磁层乃至电离层的扰动,给航天,通信,导航,电力,人类健康和国家安全等方面带来巨大的损失和危害。因此如何提高预报ICME到达地球时间的精度,是一个很有意义的课题。本文利用Zhang et al文章中统计的1996到2005年间88个引起重大地磁暴的CME事件表格,Gopalswamy文章中统计的1996年到2000年间的47个CME事件以及1997年到2002年间的29个Full Halo CME事件表格,联合WIND飞船在1AU的行星际太阳风和ICME观测资料以及Wilcox Solar Observatory(WSO)天文台统计的每个月太阳表面光球层磁图,分析了背景太阳风速度和日球层电流片对ICME到达1AU的预报误差的影响。结果表明,背景太阳风速度和ICME渡越时间并没有明显的相关性,在考虑了磁云通量管轴相对黄道面夹角的影响后相关性仍然不明显。然而日球层电流片对ICME渡越时间却有明显的影响,对于初速度较小的CME,异侧事件(地球与CME爆发源位于电流片异侧的事件称为异侧事件,反之则称之为同侧事件)的渡越时间大于同侧事件。而对于有着较大初速度的CME,异侧事件的渡越时间明显小于同侧事件。该结论与电流片会阻碍CME传播进而延长渡越时间这一预期完全相反,这说明CME与太阳风以及日球电流片的相互作用并不是简单的对流相互作用,造成高速CME异侧事件快于同侧事件到达地球的因素非常复杂,有待深入研究。此外本文还通过排除其他干扰因素以及个例论证,证实了对于有着较大初速度的CME,异侧事件在行星际空间传播更快,其渡越时间要小于同侧事件,然而对于初速度较小的CME现象却并不明显。这可能是由于高速的CME本身能量很大不容易受到太阳风速度等其他环境扰动的影响,相反低速区的CME能量较小,其渡越时间除了受到电流片同异侧效应影响以外很容易被其他的因素所控制。