太阳高能粒子事件峰值通量经度向分布研究开题报告
2021-12-12 18:32:16
1. 研究目的与意义及国内外研究现状
随着科学技术的迅速发展, 日地空间已成为人类生存的重要活动场所。卫星、通信、导航、广播、电视等与人类生活息息相关, 人们也由气象、资源、海洋、测量等卫星应用而获益。另一方面, 当太阳活动将巨大能量和物质抛向地球时, 会引起地球空间环境发生灾害性变化, 导致卫星陨落、低纬地区无线电通信中断、轮船和飞机的导航系统失灵、核电站变压器被烧毁、电网故障造成大范围停电等严重事故。正是由于人类社会面临发展高科技以及国家安全的巨大需求, 空间天气研究正迅速成为国际科技活动的热点之一。
本论文的主要目的根据STEREO-A、STEREO-B及近地卫星三位置观测同一太阳高能粒子事件的峰值通量,进行高斯拟合以及二次拟合,得到峰值通量经向分布特征。该论文的目标是给出峰值通量以源区位置为中心点的高斯分布经验公式,并给出拟合的方差,并讨论拟合参数的统计特征。本论文在前期调研和文献阅读的基础上对相关数据进行分析,探讨高能粒子事件经向分布特征的统计规律。国内外研究现状
目前的研究表明,所有大的高能粒子事件总是有相关的快速日冕物质抛射事件与之对应,但不是所有的快速CME都能产生SEP事件。Kahler等人的早期研究表明,高能粒子事件中的能量粒子的最大能量和事件的强度通常与激波的速度正相关,但分布比较分散。Cliver等人同时还认为(1)大多数高能粒子的加速过程发生在3个太阳半径以外,(2)能延续到3个太阳半径以外的激波通常较强并且较宽,从而能跨越更多与地球相连的开放磁力线。
Cane等人通过研究20年累积下来的强度在10-2(cm2srsMeV)-1以上的235个质子事件的曲线图,首次系统性地揭示了SEP事件的强度一时间曲线的经度依赖性。此后Reames指出,从太阳东经和西经发出的SEP事件的强度一时间曲线的不对称性是由于行星际磁场的螺旋结构引起的。2000年,Cane等人指出,在地球处观测到的大部分行星际喷出物与[E40,W40]经度范围内的晕状日冕物质抛射事件(Halo CMEs)相关。Lario等人2013年首先联合STEREO卫星和ACE卫星讨论了粒子强度的经向和径向依赖性,初步表明SEP的强度空间分布可以用一个高斯函数表示,径向可以用一个指数函数表示。Richardson等人2014年讨论了25MeV的质子事件的统计规律,分别讨论了电子和质子的高斯拟合经验公式。Mewaldt等人2015年也讨论了典型事例的强度经向分布,可用高斯函数拟合。但这些研究并没有继续讨论其他拟合方式及拟合参数与太阳活动的相关关系。2. 研究的基本内容
介绍总结空间天气、太阳活动、耀斑、日冕物质抛射、太阳高能粒子的研究现状。
以STEREO-A、STEREO-B及近地卫星(ACE、SOHO、GOES)的观测为基础,初步了解识别25MeV质子通量峰值、100KeV电子峰值通量,对三卫星的峰值通量进行高斯拟合及二次多项式拟合,研究质子的峰值通量的经度分布特征及拟合参数的统计特征。
3. 实施方案、进度安排及预期效果
第一步,通过查找太阳高能粒子事件有关文献和各种观测数据收集各类太阳高能粒子事件的资料,主要是其发生日期,时间,位置,相对经度和峰值通量,并筛选出其中的有效数据,便于之后的拟合研究
第二步,通过自己收集的资料收集有用的信息通过word和excel绘制各类表格和文档,进行有效的总结。
第三步,将得到的数据对峰值通量和相对经度进行高斯拟合和二次多项式拟合,得到所需参数,并对参数进行统计学分析,得到拟合参数的统计规律。
4. 参考文献
1.d. larioet al.,longitudinal and radial dependence of solar energetic particle peakintensities: stereo, ace, soho, goes, and messenger observations (2013), the astrophysical journal, 767:41 (18pp)
2.i.g.richardson et al., 25 mev proton events observed by the highenergy telescopes on the stereo a and b spacecraft and/or at earth during thefirst ~seven years of the stereo mission, solarphysics, doi 10.1007/s11207-014-0524-8
3.r. a. mewaldt.,a 360 survey of solar energetic particle eventsand one extreme event