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4月“风雨”知多少?数数“天舟一号”遇上的地磁暴

   2017年3月底的一次较强地磁扰动中,最大地磁Ap指数达到了54,是自去年10月以来的最大值。那么4月份“天舟一号”发射遇到怎样的地磁暴呢?让我们来一起看看空间环境的情况。

 1  太阳冕洞

    地磁扰动的源头就是太阳,会不会有地磁暴发生就要看太阳的情况。但3月的太阳看起来十分平静,连黑子群也不多见,扰动源头在哪儿呢?其实平静只是用可见光观测到的太阳的一面,当我们用射电、紫外线、X射线等不可见波段观测时,太阳呈现出不被人们熟知的另一面(图1)。

 图1  3月19日太阳白光图和日冕图

    当我们用可见光拍摄时,得到的是常见的太阳白光图,看到的是太阳的光球部分。而当我们用软X射线或远紫外线波段观测太阳时,看到是太阳大气的日冕部分。319日的太阳日冕图,在中心位置有一片黑色区域,看上去就像洞一样,称为冕洞。这就是我们寻找的地磁扰动源头。

    冕洞的温度和密度要低于宁静日冕,因此看起来总是黑洞洞的。冕洞区域的磁力线是开放的,高速的太阳风从这里顺着磁力线往外“吹”,这通常称为冕洞高速流。当冕洞高速流到达地球时,就会对整个近地空间带来影响,导致地磁暴的发生。

2  重现性冕洞和地磁暴预测

    一般来说,冕洞的高速流从太阳传播到地球大约要经历3天,这为我们短期预测地磁扰动提供了方法。当我们在日面中心看到冕洞时,可以预计3天后将会有地磁扰动。但是更远一些的时候,怎么预测地磁扰动呢?对此我们有更进一步的预报方法。

    太阳作为星体,有自身的自转运动,自转一周的时间约为27天。太阳冕洞作为一种较为稳定的结构,会随着太阳转动。因此,如果冕洞没有变化的话,27天后,同一个冕洞又将转到日面中心。冕洞虽然随时间也有演化,但通常能在日面上存在两个太阳活动周以上,甚至更为稳定的能存在5-6个活动周。这种冕洞通常称为重现性冕洞。2016年就有多个“长寿命”冕洞,每隔27天就带来地磁扰动。因此我们可以从当前日冕上冕洞的分布情况来预测27天后的冕洞分布,从而估计冕洞高速流引起的地磁扰动情况。

3 “天舟一号”遇上的地磁暴

“天舟一号”货运飞船于420日发射,并在发射入轨两天后,与天宫二号完成首次交会对接。因此根据27天的重现性,3月下旬的重现性冕洞,在天舟一号发射前后影响地球。

3月下旬,日面上有2个值得关注的重现性冕洞。冕洞1319日位于日面中心(图1),21日~22日带来小地磁暴。冕洞2,引起327-31日的较强地磁扰动,最大地磁Kp指数达到6,最大地磁Ap指数达54。它在之前也引起了131日~21日、316的地磁扰动。图2给出了这个重现性冕洞三次在日面中心的日冕图。图3则是对应的地磁扰动情况。

2   重现性冕洞在130日、226日、325的日冕图

3  冕洞2带来的三次地磁扰动

     由于27天重现性,冕洞141920日影响地球,冕洞2则在2224日影响地球。天舟一号的发射和交会对接遇上了这两次地磁暴。均为中小地磁暴水平。

 图4  冕洞2带来的4月地磁扰动

    空间环境复杂变幻,除了冕洞,其他太阳爆发活动也可能突然影响地球。天舟一号的旅途是否顺利,还需要密切关注近地空间环境的发展态势。

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中等高能电子暴事件持续五日

受重现性冕洞高速流的影响,2017年4月21-23日地磁连续3天达到磁暴水平。4月24-28日,地球同步轨道大于2MeV 高能电子日积分通量超过中等高能电子暴事件阈值(1.0E+09 个/cm2•sr•day),分别为1.2E+09、1.6E+09、2.4E+09、2.8E+09、2.8E+09个/cm2•sr•day,连续5天达到橙色警报等级,目前仍处于高水平。预计中等高能电子暴事件还将持续1-2天左右。鉴于近几日高能电子通量持续处于高水平,请中高轨道卫星用户关注深层充电可能引起的异常。

关于近地空间环境的发展态势,我们将密切关注并及时通报。具体的预报情况请关注我们的网站www.sepc.ac.cn。

图1 2017年4月28日发生中等高能电子暴事件

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中等高能电子暴事件持续四日

受重现性冕洞高速流的影响,2017年4月21-23日地磁连续3天达到磁暴水平。4月24-27日,地球同步轨道大于2MeV 高能电子日积分通量超过中等高能电子暴事件阈值(1.0E+09 个/cm2·sr·day),分别为1.2E+09个/cm2·sr·day、1.6E+09个/cm2·sr·day、2.4E+09个/cm2·sr·day、2.8E+09个/cm2·sr·day,连续4天达到橙色警报等级,目前仍处于高水平。预计中等高能电子暴事件还将持续1-2天左右。鉴于近几日高能电子通量持续处于高水平,请中高轨道卫星用户关注深层充电可能引起的异常。关于近地空间环境的发展态势,我们将密切关注并及时通报。 具体的预报情况请关注我们的网站www.sepc.ac.cn

图1  2017年4月27日发生中等高能电子暴事件

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中等高能电子暴事件持续三日

受重现性冕洞高速流的影响,2017年4月21-23日地磁连续3天达到磁暴水平。4月24-26日,地球同步轨道大于2MeV 高能电子日积分通量超过中等高能电子暴事件阈值(1.0E+09 个/cm2·sr·day),分别为1.2E+09个/cm2·sr·day、1.6E+09个/cm2·sr·day、2.4E+09个/cm2·sr·day,连续3天达到橙色警报等级,目前仍处于高水平。预计中等高能电子暴事件还将持续1-2天左右。鉴于近几日高能电子通量持续处于高水平,请中高轨道卫星用户关注深层充电可能引起的异常。

关于近地空间环境的发展态势,我们将密切关注并及时通报。具体的预报情况请关注我们的网站www.sepc.ac.cn

4月26日中等高能电子暴事件持续三日

 

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4月25日持续中等高能电子暴事件

受重现性冕洞高速流的影响,2017年4月21-25日地磁持续发生扰动。4月24-25日,地球同步轨道大于2MeV 高能电子日积分通量连续2天超过中等高能电子暴事件阈值(1.0E+09 个/cm2·sr·day),达到橙色警报等级,高能电子日积分通量为1.2E+09个/cm2·sr·day、1.6E+09个/cm2·sr·day,目前仍处于高水平。预计中等高能电子暴事件还将持续1-2天左右。鉴于近几日高能电子通量持续处于高水平,请中高轨道卫星用户关注深层充电可能引起的异常。

关于近地空间环境的发展态势,我们将密切关注并及时通报。

具体的预报情况请关注我们的网站www.sepc.ac.cn

图1  2017年4月24-25日发生持续中等高能电子暴事件

 

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