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第二百二十九章 幾縷先天靈氣

往著西南方莫約飛了二三十里地,地下便長著幾顆說不上年份的杏樹,圍著一處小山包,看著樣子,這個小山包也是一處靈氣匯聚之所,若是不然,也長不出這般這般充滿著靈氣杏樹。

若是黃毅不曾看錯,下方的杏樹喚作‘黃梅青杏’,前半截喚作黃梅,意思便是在外界之中,這杏是在黃梅時節成熟的,可以完全說是屬於反季節的水果。而在這朱明耀真洞天之內,那便說不清楚他到底是什麼時節能夠成熟的。

電離層是地球高層大氣,經常受到日地相互作用產生的空間天氣事件(如磁暴)的控制。在地磁暴期間,電離層狀態發生大幅度擾動稱為電離層暴。電離層暴使得近地空間環境變得惡劣,從而對航空航天、導航、通訊等多個領域造成影響[13]。眾多研究表明,磁暴期間電離層的響應被磁暴強度、磁暴起始時間、電離層背景值、地方時、緯度、季節等因素的共同控制[411],這使得電離層暴機制十分複雜。通常認為,在地磁暴期間,高緯粒子沉降產生的焦耳加熱作用使得中性氣體膨脹,高緯電離層發生負暴[412];同時受赤道向風場的作用,熱層中性氣體變化引起的電離層負暴會向中低緯度地區延伸。中低緯度電離層在電場、風場和地磁場的共同作用下容易引發電離層正暴[412]。學者們經過多年的分析研究,儘管已對大量的電離層暴事件進行了統計分析[46]與個例分析[712],但對電離層暴的過程及機制的認識仍在不斷深入,對典型的個例分析將有助於驗證或補充以往的電離層暴發展規律和促進對電離層擾動機制的理解。

隨著全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite&n, GNSS的不斷完善,研究暴時電離層電子總含量(Total Electron Content, TEC的演變過程已成為研究電離層暴一種重要途徑[12]。本文首先分析磁暴期間全球電離層TEC的大致變化,隨後採用滑動四分位距法提取了2018年8月2529日的全球電離層TEC的異常擾動特徵進一步分析,並對可能的機制進行探討。該年為太陽活動低年,穩定的太陽輻射為本次研究提供了良好的研究條件。

世界時間2018年8月26日,全球發生了大地磁暴事件(KPmax:&nin:174nT;根據我國的空間環境預報中心(Space&nent Prediction Center, SEPC的月報概述( Mass Ejections, CME)和冕洞高速流(Coronal Hole High&n, CHH的共同影響而導致的。為分析磁暴前後日地空間環境的變化情況,本文繪製出8月2230日的太陽輻射、太陽風速、星際磁場分量、星際電場分量以及地磁指數的時間序列變化情況,如圖1所示。F10.7整體相對平穩,24日至27日略微升高,但不足以引起全球電離層的大幅度擾動。從22日起,太陽風速開始降低,至25日降低至328km/s,該時間階段太陽風速較高是由於8月15日至18日的日冕高速流影響,但太陽風基本沒有攜帶南向分量磁場,地球磁場活動也相對平穩。2526日,太陽風速度達到第一小高峰444km/s,並於25日14:00UT左右攜帶含有帶有南向星際磁場IMFBz分量到達地球,與地球磁場發生磁重聯,使得太陽風攜帶的高能粒子進入地球磁層,與地球熱層、磁層發生一系列耦合作用使得地環電流增強,Dst指數開始迅速降低,磁暴進入主相階段,26日4:00UT左右,IMFBz最強達14.7nT;6:007:00UT,Dst降至最低,Kp指數最高7.3,並持續3小時。磁暴在8:00UT左右進入恢復相階段,Dst指數回升。太陽風速於27日17:00UT達到第二個高峰619km/s,Kp指數達第二個峰值5.7,Dst指數在此時略有降低,說明此時處於地磁亞暴,對高緯的地磁影響較大。此後,太陽風速度持續下降,至8月30日午後降低為400km/s以下,IMFBz分量基本平穩,地磁Dst,Kp指數逐漸恢復為地磁平靜範圍。綜上所述,此次大磁暴事件經過1920日的太陽日冕物質拋射和冕洞高速流向日地空間中發射大量粒子,經過45d,太陽風攜帶高能粒子和南向星際磁場至地球磁層,發生磁重聯後,大量能量注入地球,從而產生2526日的大地磁暴(Dst≤100,隨後持續有中等磁暴1d(100<Dst≤50,小磁暴2d(50<Dst≤30,至8月30日基本恢復正常。

為研究磁暴期間全球電離層TEC的變化情況,本文選取70°W,20°E,120°E分別代表美洲扇、歐洲非洲扇區和東亞澳洲扇區,並繪製不同緯度的時序變化圖。如圖2所示,全球電離層TEC出現明顯的不對稱現象,北半球TEC含量整體高於南半球,中高緯度地區最明顯。在磁暴主相期間,美洲扇區和東亞澳洲扇區日間電離層TEC出現明顯的正相擾動,處於夜間的歐洲非洲扇區擾動並不顯著。在恢復相期間,北美扇區白天和夜間都出現了的負相擾動,而南美扇區均為正擾。東亞澳洲扇區和歐洲非洲扇區的低緯度地區出現明顯的正相擾動。中高緯度地區響應不顯著,這可能是電離層背景較弱,電離層TEC的響應不敏感。

為進一步研究此次磁暴期間電離層的響應,本文采用滑動四分位法的上限和下限作為背景值依次判定71×73個TEC格網的擾動程度,再使用雙調和樣條插值法將異常值進行加密,該插值方法在曲面插值具有優勢性,具體可參照文獻[1718],文中不再贅述;最後根據插值結果繪製出全球每天12幅全球電離層擾動圖,如圖3所示,圖中黑曲線表示磁赤道,紅、藍虛線表示大致晨昏線,紅線以東表示日半球。

為進一步研究此次磁暴期間電離層的響應,本文采用滑動四分位法的上限和下限作為背景值依次判定71×73個TEC格網的擾動程度,再使用雙調和樣條插值法將異常值進行加密,該插值方法在曲面插值具有優勢性,具體可參照文獻[1718],文中不再贅述;最後根據插值結果繪製出全球每天12幅全球電離層擾動圖,如圖3所示,圖中黑曲線表示磁赤道,紅、藍虛線表示大致晨昏線,紅線以東表示日半球。

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