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《南极中山站冬季电离层的平均特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第9卷第3期极地研究Vol.9,No.31997年9月CHINESEJOURNALOFPOLARRESEARCHSeptember1997研究论文南极中山站冬季电离层的平均特性刘顺林贺龙松刘瑞源(中国极地研究所,上海200129)提要本文利用南极中山站的数字式电离层垂直测高仪1995年的频高图资料,对中山站上空冬季电离层的一些平均特性进行了初步分析。中山站冬季电离层F层很不稳定,其日变化比较明显,foF2的月中值在0900UT出现极大并在1400UT附近出现次极大。最大值在0900UT(磁中午)附近,这是极隙区软电子沉降、极区等离子体对流和光辐射电离效应等诸多因素综合作用的结果,形成
2、了所谓的磁中午异常。在2000～0100UT之间foF2数值较小,可能是由于这段时间中山站正处于电离层极洞区域。Es层几乎每天都可以观测到,在1700UT附近出现机率较高,并且foEs数值较大,多数为极光型Es,主要是由于极光粒子沉降引起的。电离层E层的变化相对平缓。关键词高纬电离层磁中午现象等离子体对流极洞中山站一、引言极区地磁场的磁力线伸向遥远的磁层,有时甚至与行星际磁场相联,通过场向电流、对流电场、沉降粒子以及电磁场扰动等形式,极区电离层与磁层有着密切的相互作用,其形态变化十分复杂。极区电离层的地面观测对磁层现象的研究起着重要作用,长期以来,大量的观测研究已经取得了一些成果,例
3、如威德尔海异常和罗斯海异常的发现及对其形成原因的解释等(Walton,1987)。电离层垂测仪的使用提供了一种有效的手段来研究影响电离层的一些磁层现象,可以用来监测映射到电离层的那些磁层边界的特征和位置,以及相关的粒子沉降区和电流体系(DudeneyandPiggott,1978)。南极中山站的频高图能够显示出很多高纬现象(曹冲等,1995)。本文利用中山站数字式电离层垂测仪(DPS-4)1995年的观测资料,分析处理得到冬季电离层的平均特性,并对此现象进行了分析。二、频高图的观测南极中山站的地理坐标是(69°22′24″S,76°22′40″E),地磁(偶极)坐标是(77.2°S,
4、国家自然科学基金(49634160)和国家海洋局极地考察办公室资助项目第3期刘顺林、贺龙松、刘瑞源:南极中山站冬季电离层的平均特性193120.5°E),不变磁纬约为75°S,L=13.9;在极区地球表面,修正磁纬与不变磁纬大致是等同的,所以中山站的修正磁纬也约为75°S。在中山站所处的地理纬度,其地方时比世界时早5小时,即LT=UT+5小时;磁地方时与当地的磁经度、当天当时太阳的赤纬及世界时有关,冬、夏太阳赤纬约差47°,由于太阳的日下点纬度不同,对同一地点、同一地方时而言,冬夏磁地方时的变化可达半小时左右,在这里为简单起见,中山站磁地方时与世界时的差近似取为2小时,即MLT≈UT
5、+2小时。图1展示了在修正磁纬和磁地方时组成的(CGLT)坐标系中,南极中山站、极光卵(Q=3)、极洞(Crowleyetal.,1993)和软电子沉降区的大概位置。其中,“Q”是一个用来标定极光卵的磁活动指数,它与磁情指数Kp之间存在着大致的对应关系,Q=0,3和6分别代表着宁静、中等和扰动的地磁条件;所谓极洞,是指存在于极盖区冬季电离层中离子密度很低、电子温度最小的区域,在这个区域,能够2-3测到的总离子浓度可以低达2×10cm,而且很容易随时间变化(Brintonetal.,1978)。从图中可以看出,中山站白天处于极隙区,夜晚处于极盖区,每一昼夜进出极光带两次(大约在0400
6、～0800UT和1200～1500UT这两段时间,中山站经过极光带);在磁中午(对于中山站而言,对应于1000UT)附近,中山站正处于软电子沉降区内。总而言之,中山站所处的特殊位置,非常适合于极区空间物理观测研究。图1在修正磁纬和磁地方时组成的坐标系中,中山站进出极光卵(Q=3)、极洞(Crowleyetal.,1993)示意图,虚线部分代表软电子沉降区Fig.1.ApproximatelocationsofZhongshanStationrelativetotheauroraloval(Q=3)andionosphericpolarhole(Crowleyetal.,1993).T
7、hecoordinatesystemisCGLT(CorrectedGeomagneticLat-itudeandmagneticlocalTime).Aregionofintenselow-energyelectronprecipitationcentredonmagneticnoonisoutlinedbyadashedline.中国第11次南极考察队度夏期间(1994/1995),在南极中山站成功地安装了数字式电离层垂测仪(DPS-4),并于1995
