地球磁层对不同太阳风动压响应研究(2)

　　2.2 地球同步轨道磁场对太阳风动压扰动事件分析

　　图2描述了一个非常典型的太阳风动压扰动事件。其中图2a～d表示的就是ACE卫星在L1点观测到的于2006年8月3日发生的太阳风动压扰动事件图。我们可以看到，在14∶30UT，此时太阳风动压Pd已经由原来的3 nPa在短时间内提升至6.5nPa左右，此时在扰动前太阳风X方向，也就是GSE坐标系的速度分量的值每秒达到了440 km。图2e到f主要是描述了GOES11卫星以及GOES12卫星二者在太阳风动压扰动前后观察到的地球同步轨道磁场Z分量所发生的变化，以及地磁指SYM-H的情况。其中能够明显观察到，在15∶40UT左右，无论是同步轨道磁场还是地磁指数，都存在一个急剧增强的现象，我们能够将其看做是磁层磁场以及地面磁场对在14∶30UT时ACE所观察到的太阳风动压增加事件的响应，同时还注意到这一响应时刻和ACE卫星观测到的动压扰动时刻相比，要晚70分钟左右到达。同时，从图2d中也能够明显观察到，在16∶10UT时，ACE再次观察到了一个动压减小事件，并且在之后17∶20UT无论是同步轨道磁场还是地磁指数均在短时间内发生了较为迅速的下降，我们发现响应时间同样延迟70 min左右。从上面的分析能够得出，同步轨道磁场Z分量和地磁指数SYM-H对行星际太阳风动压的扰动存在非常明显的正响应关系。同时，轨道磁场Z分量和地磁指数SYM-H响应幅度也非常得明显。

　　3 统计与分析

　　3.1 同步轨道磁场Z分量对于太阳风动压扰动的响应情况分析

　　图3、图4分别表示的是同步地球轨道磁场Z分量响应幅度dBz及相对响应幅度dBZ/AV_BZ（AV_Bz表示扰动前30分钟的平均场）二者随磁地方时变化而发生的相应变化。从图3中不难发现，当处于地方时正午附近区域的时候，同步轨道磁场对于太阳风动压扰动响应的幅度存在一个较大的值，但是到了午夜附近响应幅度又开始变得较小，部分情况下可能发生零响应甚至负响应现象。与此同时，上图中的实线表示的含义是同步轨道磁场在遇到动压增大事件所发生的平均响应幅度的拟合曲线，虚线代表的含义是动压减小事件与平均响应幅度所出现的变化的拟合曲线。从图中可以看到，白天侧的同步轨道磁场响应幅度和夜侧相比，相对较大，同时图中还显示在午夜附近其值达到最小。另外，动压增大事件平均响应幅度所能够达到的最大值是发生在11 时左右的时候；而其动压减小事件平均响应幅度所能够达到的最大值则是发生在午后13时附近。从图中也发现太阳风动压增大和减小事件响应的地方时分布情况实际上是以子午面为对称轴的近似对称。

　　3.2 SYM-H响应幅度和同步地球轨道磁场Z分量响应幅度之间存在的关系

　　我们知道，能够对SYM-H指数变化起到影响作用的不仅有磁层电流，还包括电离层电流的作用，由于地球同步轨道往往处于电离层以上的位置，因此对同步轨道磁场造成影响的主要因素应当还是是磁层电流。考虑到在同步轨道的不同区域，磁层电流对同步轨道磁场的所带来的影响可能也存在一定程度的差异。

　　我们把同步轨道划分为四个区域，其中9-15LT表示的是白天侧，15-21LT表示的是昏侧，3-9LT表示的是晨侧，21-3LT表示的是夜侧，在此基础上就可以分析每一个区域同步轨道磁场Z分量响应幅度和SYM-H响应幅度二者存在的关系。具体的结果如图所示。从中不难看出，在白天侧区域范围内，同步轨道磁场响应幅度和地磁指数响应幅度二者之间存在一种较为良好的线性关系，二者之间的相关系数高达0.93。考虑到白天侧同步轨道磁场响应最主要是受到磁层顶电流变化所带来的影响，所以我们可以将SYM-H对于动压事件的响应影响认为几乎都是在磁层顶电流的作用之下而发生的。图中还明确的显示了地磁指数响应幅度dSYM-H和同步轨道响应幅度dBz二者之间的相关系数值在晨昏侧时较为接近，基本一致，但是到了夜侧区域二者的相关性则最差。而之所以在晨昏侧和夜侧二者的相关性不高，及其原因在于影响上述区域的电流系和白天侧相比显得更加复杂，除了受到磁层顶电流的影响外，还受到来自于场向电流以及磁尾电流二者的共同作用。

　　4 结语

　　通过该文研究我们可以得出：

　　（1）太阳风动压扰动能够通过磁层顶的作用，导致磁层、电离层电流出现较为强烈的扰动现象，并能够进一步对磁层磁场和地面磁场带来一定的影响。在这一影响过程中，同步轨道磁场Z分量和地磁指数SYM-H二者之间表现出了非常显著的响应，和夜侧相比，白天侧响应相对更加强烈。

　　（2）Z分量对太阳风动压增大减小事件的响应近似的以子午面为轴呈对称状，表现出了非常显著的地方时分布，同时其平均响应幅度最大值主要分布在地方时11时以及13时前后；而相对响应幅度则基本不会随着地方时分布的不同而出现相应的变化。

　　（3）SYM-H响应幅度的大小和同步地球轨道磁场Z分量响应幅度之间在白天侧存在着非常良好的线性相关性，同时在晨昏侧也存在着类似的线性相关性。不过对比来说，白天侧线性相关性要小一些。揭示了影响晨昏侧和夜侧同步轨道磁场以及地面磁场的磁场电流情况和白天侧相比要明显更加复杂。

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