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EI CSTPCD 北大核心 SCI
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摘要:本文利用MAVEN卫星Langmuir Probe and Waves(LPW)仪器的在轨电子浓度探测数据,研究了火星电离层电子浓度随太阳天顶角(Solar Zenith Angle,SZA)的变化以及昼夜电子浓度变化的异同.基于2014年至2017年期间MAVEN的电子浓度数据,我们发现:在200 km以下,白天电离层电子浓度主要受光化学平衡控制,由于白天光电离过程使得昼夜电子浓度差异较大,此时电离层昼夜传输能影响到的最大范围约在SZA=110°;而在200 km以上,白天电离层受输运过程控制,此时昼夜电子浓度差别较小,电离层昼夜间电子浓度变化较为缓慢.通过研究MAVEN在deep-dip(低高度深入探测)期间的电子浓度数据,我们发现火星磁场会显著影响夜间200 km以下的电子浓度分布结构,强磁场中闭合磁力线对电子沉降过程的阻碍作用使得在夜间该区域的电子浓度小于相邻区域.同时,通过比较deep-dip期间昼夜电子浓度随高度的变化,发现夜间电子沉降作用的影响可能主要集中在160 km以下....
[硕士论文] 张学习
空间物理学 中国科学技术大学 2018(学位年度)
摘要:火星(Mars)是太阳系八大行星之一,对火星的探索也是目前人类航天活动的目标之一。通过研究火星的电离层有助于我们进一步了解火星所处的空间环境、大气结构以及太阳活动对火星的影响、与火星的相互作用等科学问题。本文利用MAVEN(Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN)卫星的火星电离层电子浓度数据,研究了火星电离层电子浓度随太阳天顶角(Solar Zenith Angle,SZA)的变化、强磁场区域的对火星电子浓度的影响、白天和夜间电子浓度随高度的变化情况以及火星和地球电离层结构的异同。
  MAVEN卫星围绕火星对其进行实地探测,为研究火星的电离层提供了有力的数据基础,尤其是对火星夜侧电离层的研究。理论上MAVEN能探测到所有SZA和当地时间(Local Time,LT)范围内的数据,并且探测精度更高。通过分析32个月的MAVEN卫星LPW(Langmuir Probe and Waves,LPW)仪器的电子浓度探测数据,我们发现在200km以下,白天电离层电子浓度主要受光化学平衡控制。由于白天光电离过程,使得白天和夜间电子浓度差异较大,此时电离层昼夜传输能影响到的最大范围约在SZA=110°;而在200km以上,白天电离层受输运过程控制,此时昼夜电子浓度差距较小,昼夜间电子浓度变化较为缓慢。
  MAVEN在飞行过程中,部分轨道能够达到比正常轨道更低的高度,进行低高度的深入探测(deep-dip),且每次deep-dip持续约一周。MAVEN在deep-dip期间能够探测到火星电离层电子浓度峰值高度附近的数据。通过研究deep-dip期间的数据,我们发现火星磁场会显著影响夜间200km以下的电子浓度分布。在火星的强磁场区域,强磁场中闭合磁力线对电子沉降过程的阻碍作用使得在夜间该区域的电子浓度小于相邻区域。
  同时,我们还利用MAVEN4次deep-dip期间的数据,对比了白天和夜间电子浓度随高度变化的剖面图,发现主导夜间电子浓度大小的电子沉降作用所影响的高度范围约在160km以下。由于这个原因夜间电子浓度在峰值高度以上的快速减小持续到约160km,比白天低约40km。
  最后,基于MAVEN在6次deep-dip期间的电子浓度数据,对比分析对应的地球电离层E层的COSMIC数据和IRI模式计算电子浓度。结果显示,MAVEN观测白天M2层电子浓度峰值与IRI的E层电子浓度接近,地球E层与火星电离层的主峰值相比差异不大,且夜间的差异略大于白天。
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