日冕物质抛射，行星际激波与关联剧烈地磁暴福布斯下降的关系外文翻译资料

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目 录

目录.......................................................1

摘要.......................................................2

1. 引言....................................................2

2. 实验数据................................................2

3. 数据分析和结果..........................................3

4. 结果....................................................4

参考文献...................................................7

日冕物质抛射，行星际激波与关联剧烈地磁暴福布斯下降的关系

P.L.Verma1, Nand Kumar Patel 2 Mateswari Prajapati3

1Department of Physics, Govt. Vivekanand P.G. College Maihar Satna M.P.India

2Research Scholar, A.P.S. University Rewa M.P.India.
3Research Scholar Govt.P.G.College Satna M.P. India.

摘要:日冕物质抛射（Coronal mass ejections, CMEs）是最激烈的太阳活动，大量太阳等离子体从太阳射出进入日球层，主要造成对太阳风等离子体和行星际激波的干扰、宇宙线强度的福布斯下降（Forbush decrease, Fds）以及地磁暴的发生。根据1998年12月至2006年12月期间OULU超级中子探测器的观测结果，我们可以得知期间出现了CMEs、X射线太阳耀斑和行星际激波，并研究关联地磁暴的宇宙线强度福布斯下降现象。我们发现福布斯下降100%与halo和部分halo CMEs有关，关联率分别为96.00%和04.00%。福布斯下降与剧烈地磁暴关联率达96.29%的同时与不同级别的X射线太阳耀斑有关，其中与X级、M级和C级X射线太阳耀斑的关联率分别为34.62%，50.00%和15.38%。我们进一步得出Fds与前进的行星际激波关联率为92.30%。分析得出福布斯下降大小与关联的CMEs速度呈0.7025的正相关关系，而剧烈地磁暴大小与CMEs速度正相关系数为0.48。

1、引言

CMEs是磁化的结构，能影响日球层环境条件并使日球层磁场发生巨大的波动。以不同速度传播的CMEs倾向于合并为所谓的复杂抛射体，在太阳高年尤为常见于行星际介质。GCR强度下降与抛射物通过1AU时出现的磁场的增强有关。[6]. Cane H.V.[5] 研究了基于CME的宇宙线强度变化，结论得出CMEs是大规模的现象，能改变行星际磁场（IMF）的结构并明显调制宇宙线强度的短期（几天）变化。

一些科学家研究发现，非对称性的短期宇宙线变化范畴中的福布斯下降强烈地与CMEs、行星际激波、磁云以及显示行星际中CMEs衰减的抛射物有关。[17, 1, 3, 4, 10, 14, 7]. Zhang 和 Burlaga[17] 得出相对大的宇宙线强度下降与激波领导的磁云有关，然而只有较小的下降则跟不带激波的磁云有关。Cane et al [3, 4]. 推论短期的宇宙线强度减小强烈地与抛射物和激波有关。Robert F. Penna et al [12] 调查了福布斯下降恢复时间和CME在太阳和地球之间传播的时间之间的关系。Ifedili S.O. [10] 基于日冕物质抛射磁云、行星际激波、行星际干扰和行星际磁场（大小和方向）的特性，研究了两步式非对称Fds。行星际日冕物质抛射（ICME）对低速太阳风产生极大作用，其前沿是由快速向前的激波引导的磁鞘，磁鞘内部存在巨大的IMF变化使Fds维持一段时间。P Subhrmanayam et al [14]基于CMEs，研究了非对称的短期宇宙线强度下降，表明这些下降现象跟CMEs前沿结构有关。

一些观测者根据不同太阳特征和太阳风参数研究了地磁暴，推断CMEs是产生对地性最强的太阳风干扰的原因，伴随着最大的地磁暴。R. Landi和G. Moreno et al[13] 调查了CME在1969-1974年期间非周期性地磁暴事件的产生中所作的贡献，得出结论伴随耀斑和IV型辐射爆发发生的CMEs最有效地扰乱地磁场。N. Gopalswamy et al[9] 研究了太阳23年周期间（1996-2005）对地有效性、速度、太阳源头和耀斑与378个halo CMEs的关联性。他们编写CME爆发后1-5天内出现的最小Dst值，接着对比了halo CMEs集合的Dst值分布，集合包括disk halos, limb halos和back side halos CMEs。定义Dst值小于等于-50nT的halo CME对地有效，Dst值介于-50nT和-100nT间时称该halo CME具有中等对地有效性，而强对地有效性的halo CME则定义为Dst值小于等于-100nT。他们发现disk halos紧接着强地磁暴发生，limb halos接着中等强度地磁暴，而back side halos没有明显的地磁暴发生。Badruddin, Singh. Y. P.[2]研究了能在日球层和相关联的结构（如激波/磁鞘、IR和HSS）中被观察到的属于CMEs子集中的行星际磁云（MCs），得到了表示地磁活动程度和行星际等离子体/场的参数之间关系的最适方程。Zhao et al [16]根据II型辐射爆发事件和L1航天器在1997年2月至2002年8月期间探测的行星际激波，研究了130个太阳耀斑的源头位置。他们调查了耀斑源头、日球层电流片（heliospheric current sheet, HCS）和地球之间的相对位置，发现太阳耀斑通常分布在日面纬度[S30°, N30°]之间，而包含大多数对地有效性太阳耀斑的太阳圆面上[S30°, N30°]至 [E10°, W30°] 范围是耀斑主要发生的区域。Michalek. G et al [11] 研究得出发生在靠近太阳中央区域的HCMEs（halo CMEs）对地有效性可能性更高。他们表示只有速度快并发生在西半球太阳中央处的HCMEs（速度约超过1000km/s）可能导致剧烈地磁暴。Echer. E et al [8] 分析了太阳周期极小期间（1995-1996，15个激波）和极大（2000）期间太阳快速前进激波内等离子体和磁场参数的变化。还观测得到激波内太阳风速度和磁场强度变化是更适用的参数。Verma P. L. et al [15] 基于伴随不同级别X射线太阳耀斑的halo CMEs和部分halo CMEs的特性，研究1997-2006年间观测到的Dst值小于-50nT的地磁暴。大多数观测到的地磁暴表明这类CMEs是产生地磁暴的最可能原因。

2、实验数据

本文使用的是oulu超级中子探测器每小时观测的数据，测定宇宙线强度的福布斯下降事件。不同类型的CMEs的数据来自于SOHO-大角度光谱测定、日冕仪（SOHO / LASCO）和极紫外成像望远镜。行星际激波的数据来自于WIND观测站的WIND小组测得的激波到达和ACE观测的暂态和干扰列表。X射线太阳位置的地球物理数据采用由美国商业部门NOAA每月记录的数据，另外也网站：ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/STP/SOLAR_DATA/和

ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/STP/SOLAR_DATA/SOLA R_FLARES/FLARES_XRAY/data 的数据。

3、数据分析和结果

1998-2006年间，发生的与剧烈地磁暴、CMEs和激波相关的福布斯下降事件列在表一中。

由表格数据分析可得福布斯下降总数量为26。所有剧烈地磁暴的发生时间在福布斯下降开始时间之后。发现福布斯下降的大小与相关的地磁暴的大小具有0.48正相关性。关联行星际激波的福布斯下降数据分析表明大多数关联剧烈地磁暴的福布斯下降事件跟激波有关。表格中26个Fds事件中有24个事件（92.30%）被发现跟前进激波有关。福布斯下降开始时间离激波到达时间有间距10小时的延迟。数据分析表明所选择的所有福布斯下降事件都跟相应的CMEs有关。鉴于我们选择由26个Fds事件，即有两个事件没有CMEs的关联数据。24个Fds事件中有23个Fds事件跟HCME有关，一个Fds事件与部分HCME有关，以上不同的CME与Fds的关联率分别为96.00%和04.00%。与剧烈地磁暴关联率达96.29%的大部分福布斯下降也与不同级别的X射线太阳耀斑有关，其中X级、M级和C级X射线太阳耀斑的关联率分别为34.62%，50.00%和15.38%。

4、结论

我们的研究发现与剧烈地磁暴关联的福布斯下降与halo和部分halo CMEs有关，关联率分别为96.00%和04.00%。大部分福布斯下降与剧烈地磁暴相关（关联率达96.29%），并与不同级别的X射线太阳耀斑相关，其中与X级、M级和C级X射线太阳耀斑的关联率分别为34.62%，50.00%和15.38%。我们进一步得出福布斯下降与前进的行星际激波关联率为92.30%。我们还发现福布斯下降的大小与关联的CMEs速度呈0.7025的正相关关系，而剧烈地磁暴的大小与CMEs速度有相关系数为0.48的正相关性。从上述结果可以总结出关联剧烈地磁暴的福布斯下降和关联各种类型X射线太阳耀斑和激波的HCME关系密切。也就是说，这些福布斯下降是由关联各种类型X射线太阳耀斑和激波的HCME造成的。

表一：1998-2006年间，发生的与剧烈地磁暴、CMEs和激波相关的福布斯下降事件

图一：散点图表示关联地磁暴的Fds大小与相应CMEs速度的关系

图二：散点图表示剧烈地磁暴大小与相应CMEs速度的关系

图三：表示关联剧烈地磁暴的Fds事件和相关的X射线太阳耀斑的分布

参考文献

[1] Badruddin and Singh, Y. P Ind. J. Phys., Vol. 77, pp. 497, 2003.
[2] Badruddin; Singh, Y. P. Planetary and Space Science, Vol. 57, Issue 3, 318, 2009.
[3] Cane H.V.I.G. Richardson and T.T. Von Rosenving J. Geophys. Res. 10(A10) 21-561, 21572, 1996.
[4] Cane H.V.I.G. Richardson, and G.wibberenze J. Geophys.Res. 102(A4) 7086, 1997.
[5] Cane, H. V. Space Sci. Rev., Vol. 93, pp. 55-77, 2000
[6] Cliver, E. W., Ling, A. G., amp; Richardson, I. G. ApJ, 592, 574,2003.
[7] Chuchkov E. A. Tulupov V. I. . Okhlopkovand V. P Lyubimov G. P. Moscow University Physics Bulletin Volume 64, Number 3 / June, 2009
[8] Echer, E M V Alves and W D Gonzalez, Solar Phys. 221, 361,2004.
[9] Gopalswamy, N S Yashiro and S Akiyama, J. Geophys. Res. 112, A06112, 2007.
[10] Ifedili, S. O. J. Geophys. Res., Vol. 109, A02117, 2004.

[11] Michalek, G. Gopalswamy, N. Lara, A Yashiro, S Space. Weather, Volume 4, Issue 10th, 2006.
[12] Robert F. Penna , Alice C. Quillen, J. Geophys. Res. Vol.110, A09S05, 2005
[13] R. Landi and G. moreno J. Geophys. Res Vol. 103 No. A20, 553 – 20 –559 – 1998.

[14] Subramanium P Antia H.M.Dugad S.R.GoswamiU.D.,Gupta S.K.Mohanty Nonaka P.K.,Nayak T.,.Tanaka P.K.Tanwar S. C

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