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太阳活动突发过程对临近空间大气影响的模拟 被引量:1
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作者 柳丹 杨钧烽 +2 位作者 胡雄 肖存英 程旋 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期101-111,共11页
空间天气对地球及近地空间具有重要影响,大的空间天气事件对中上层大气动力学和成分具有不同的影响。利用全大气耦合模式WACCM,针对太阳耀斑、太阳质子、地磁暴三类事件,以太阳活动平静期2015年5月10-14日的GEOS-5数据为模式背景场,通过... 空间天气对地球及近地空间具有重要影响,大的空间天气事件对中上层大气动力学和成分具有不同的影响。利用全大气耦合模式WACCM,针对太阳耀斑、太阳质子、地磁暴三类事件,以太阳活动平静期2015年5月10-14日的GEOS-5数据为模式背景场,通过F_(10.7)、离子产生率、Kp及Ap指数设置,分别模拟三类事件对临近空间大气温度、密度和臭氧的影响。结果表明耀斑事件在三类事件中对临近空间大气温度和密度的影响最为显著。平流层大气温度增加是由耀斑辐射增强引起平流层臭氧吸收紫外辐射发生的光化学反应所致,耀斑事件引起平流层和低热层温度增加约为2~3 K,低热层大气相对密度增加在6%以内;太阳质子事件及磁暴事件主要影响低热层,但太阳质子事件和磁暴事件对低热层温度扰动不大于1 K。 展开更多
关键词 太阳活动 临近空间 模拟 响应特征
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中间层臭氧的夜间变化特征及与太阳活动的相关性
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作者 柳丹 吴止境 +4 位作者 杨钧烽 程旋 王建美 张依鸣 胡雄 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期262-269,共8页
基于ENVISAT-1/GOMOS(Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars)和TIMED/SABER(Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry)卫星的臭氧廓线数据结合模式HAMMONIA(Hamburg Model of the Neutral and Ioni... 基于ENVISAT-1/GOMOS(Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars)和TIMED/SABER(Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry)卫星的臭氧廓线数据结合模式HAMMONIA(Hamburg Model of the Neutral and Ionized Atmosphere)对热带低纬度地区(20°S-20°N)中间层(60~110 km高度)夜间(20:00 LT-24:00 LT)臭氧的分布进行统计,分析其与27天太阳周期的相关性.观测与模式均表明中间层夜间臭氧在95 km达到峰值,并在中间层上层存在半年振荡.通过与相同时间段内的太阳辐射强迫Lyman-α数据对比发现,中间层上层臭氧与太阳强迫作用可能是反相关,中间层下层臭氧与太阳强迫作用可能呈正相关.虽然观测结果与模型结果在臭氧随月份的时间和空间分布上有一定的相同特征,但在臭氧峰值的数值上发现有较大的差异,其中臭氧敏感性的振幅被模型低估. 展开更多
关键词 中间层 臭氧 夜间变化 太阳活动
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太阳塔高分辨率光谱观测系统研制与实验教学应用 被引量:1
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作者 张记成 孙英姿 +10 位作者 张文昭 高健 邓元勇 王东光 张洋 王刚 王晓帆 王建 王丙祥 侯俊峰 陈洁 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第6期132-142,共11页
该文以推进实测天文课程教学改革与提升天文实验教学质量为目标,对太阳塔硬件基础设施进行重新设计与系统优化,研制了一套太阳塔高分辨率光谱观测系统。该系统满足太阳光球、色球层特征谱线的高分辨观测需求,可达到研究太阳黑子和耀斑... 该文以推进实测天文课程教学改革与提升天文实验教学质量为目标,对太阳塔硬件基础设施进行重新设计与系统优化,研制了一套太阳塔高分辨率光谱观测系统。该系统满足太阳光球、色球层特征谱线的高分辨观测需求,可达到研究太阳黑子和耀斑特性的观测精度。开放式的光路设计与模块化实验平台有助于学生将光学理论与天文实践相结合。文章设计“定标汞灯的光谱拍摄与谱线证认”和“太阳高分辨率光谱拍摄与谱线证认”两个实操型创新实验,从多重视角增进学生开展有关太阳科研的兴趣。实验将实践教学与科学研究充分结合,有效推动了天文实验类课程的教学改革。 展开更多
关键词 太阳塔 高分辨率光谱观测 实验创新 教学改革
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大气空间和季节性气候特征对RLV升力式再入飞行的影响 被引量:1
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作者 杜涛 廖雨舟 +4 位作者 张曙光 程旋 胡雄 李静琳 王紫扬 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期81-90,共10页
为提升重复使用运载器(RLV)竞争力精细化设计边界,在融合3颗卫星载荷采集的大气数据基础上,采用大/小尺度扰动分别建模的方法,建立了沿RLV再入飞行轨道的全域参考大气模型,开展了大气密度空间性和季节性(1月、4月、7月和10月)气候变化... 为提升重复使用运载器(RLV)竞争力精细化设计边界,在融合3颗卫星载荷采集的大气数据基础上,采用大/小尺度扰动分别建模的方法,建立了沿RLV再入飞行轨道的全域参考大气模型,开展了大气密度空间性和季节性(1月、4月、7月和10月)气候变化对跟踪RLV高纬度升力式再入标准轨道的影响分析。结果显示季节性和轨道空间性变化带来的大气密度偏差特性和散布特性,会强烈影响跟踪标准轨道的终端分布特征。这表明引入大气参考模型可以提升RLV性能,降低运行成本。 展开更多
关键词 重复使用运载器(RLV) 再入飞行 参考大气模型(GRAM) 季节性气候特征
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近零场高精度矢量原子磁力仪测试标定方法 被引量:2
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作者 吴爽 薛洪波 +7 位作者 伏吉庆 宋伟 陶然 闵泽文 张伟 王劲东 李晖 李磊 《计量学报》 北大核心 2025年第1期80-86,共7页
面向深空磁场探测应用的矢量原子磁力仪,不仅需要在弱场下具备较高的灵敏度,还需要具有长期准确测量能力。故需要对矢量原子磁力仪在近零场下的灵敏度和线性度,尤其是准确度方面的性能指标进行地面测试标定。由于目前国家标准计量机构... 面向深空磁场探测应用的矢量原子磁力仪,不仅需要在弱场下具备较高的灵敏度,还需要具有长期准确测量能力。故需要对矢量原子磁力仪在近零场下的灵敏度和线性度,尤其是准确度方面的性能指标进行地面测试标定。由于目前国家标准计量机构暂时没有可对微弱磁场强度下的磁力仪进行直接测试标定的装置,故提出了一种近零场下间接的测试标定装置和方法。在磁屏蔽筒内利用经过计量标定的CPT原子磁力仪对磁场发生线圈进行标定,通过标定过的线圈产生微弱人工磁场,结合零点旋转测试标定方法,实现对磁力仪准确度的测试标定。完成了近零场高精度原子磁力仪传感器的测试标定和不确定度分析,在±5 nT量程范围内线性度为0.03%,零点合成不确定度为12.90 pT,测量值合成不确定度为15.80 pT。 展开更多
关键词 磁学计量 矢量原子磁力仪 近零场 测试标定 线性度 不确定度
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毅力号火星车矿物探测与样品采集进展(2021-2024年)
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作者 黄文博 曹海军 +11 位作者 辛艳青 曾小家 陈剑 刘平 苏鸣宇 张睿泽 曲洪坤 石二彬 刘长卿 许学森 凌宗成 吴兴 《空间科学学报》 北大核心 2025年第2期288-309,共22页
美国NASA毅力号(Perseverance)火星车于2021年2月18日在杰泽罗(Jezero)撞击坑(18.4°N,77.7°E)成功着陆,目前已运行近4年,取得了丰富的科学发现和研究成果.毅力号搭载的四台光谱载荷(SuperCam,Mastcam-Z,SHERLOC,PIXL)为探测... 美国NASA毅力号(Perseverance)火星车于2021年2月18日在杰泽罗(Jezero)撞击坑(18.4°N,77.7°E)成功着陆,目前已运行近4年,取得了丰富的科学发现和研究成果.毅力号搭载的四台光谱载荷(SuperCam,Mastcam-Z,SHERLOC,PIXL)为探测杰泽罗撞击坑表面物质成分和潜在的生命遗迹提供了丰富的数据,有助于深入认识火星的物质成分、岩石成因及区域地质演化历史等.本文系统综述了毅力号的科学探测进展,重点介绍了其搭载的光谱载荷及在杰泽罗撞击坑内四个科学探索阶段(包括撞击坑坑底、沉积扇边缘、沉积扇上部和撞击坑边缘)的矿物探测进展,并分析了毅力号火星车采集的不同类型样品组成特征及其潜在的科学价值.研究结果可为中国天问三号火星探测和采样返回任务提供重要的科学参考. 展开更多
关键词 火星 毅力号 杰泽罗撞击坑 矿物 火星样品
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CN-DARN高频雷达观测数据初步分析
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作者 李航 张佼佼 +5 位作者 王玮 邓翔 蓝爱兰 张润芝 阎敬业 王赤 《空间科学学报》 北大核心 2025年第2期266-276,共11页
中国双极光雷达网(CN-DARN)分别在内蒙古自治区四子王旗、吉林省龙井市和新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州和静县布设了3站6部高频相干散射雷达.四子王旗东雷达(SZE)、四子王旗西雷达(SZW)、龙井东雷达(LJE)、龙井西雷达(LJW)、和静... 中国双极光雷达网(CN-DARN)分别在内蒙古自治区四子王旗、吉林省龙井市和新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州和静县布设了3站6部高频相干散射雷达.四子王旗东雷达(SZE)、四子王旗西雷达(SZW)、龙井东雷达(LJE)、龙井西雷达(LJW)、和静东雷达(HJE)以及和静西雷达(HJW).按照雷达站建设的时间线,依次给出了各雷达在地磁平静期和磁暴期的观测结果,并将雷达观测结果与国际上其他SuperDARN雷达,例如佳木斯雷达(JME)、北海道雷达(HOK)等数据进行对比分析.进一步,利用磁暴期间全部北半球SuperDARN雷达观测数据获取北半球电离层对流图,分析结果表明CN-DARN观测的等离子体对流符合磁暴期间电离层对流典型特征.分析证实了CN-DARN高频雷达数据的有效性,为后续中纬高频雷达数据的科学产出奠定了基础. 展开更多
关键词 中纬度电离层 高频相干散射雷达 地磁活动
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TLE轨道反演大气密度精度评估
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作者 任廷领 罗冰显 +3 位作者 苗娟 王荣兰 王昕 刘四清 《空间科学学报》 北大核心 2025年第3期717-728,共12页
利用CHAMP和GRACE-A卫星的TLE数据进行轨道大气密度反演,并以高精度加速度仪密度作为基准计算反演密度误差,同时与NRLMSISE-00,JB2008,MSIS2.0大气模式误差进行对比,给出了TLE反演误差相对大气模式误差改善率的量化结果,为TLE反演密度... 利用CHAMP和GRACE-A卫星的TLE数据进行轨道大气密度反演,并以高精度加速度仪密度作为基准计算反演密度误差,同时与NRLMSISE-00,JB2008,MSIS2.0大气模式误差进行对比,给出了TLE反演误差相对大气模式误差改善率的量化结果,为TLE反演密度的准确性及实际应用提供了一定的理论支撑.选取的TLE数据覆盖2002-2017年,分别计算了两类密度反演值:TLE平均密度和TLE修正密度.前者为时间分辨率为3 d的平均轨道大气密度,该值不依赖于大气模式;后者则是通过对大气模式进行修正得到的轨道原位处的大气密度.结果表明,在所分析的时间范围内,TLE平均密度的整体平均误差小于5%,标准差小于8%;TLE修正密度在地磁平静期误差最小,相对于大气模式的误差改善率超过80%. 展开更多
关键词 TLE反演密度 误差改善率 经验大气模式
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小行星撞遇陆地成坑动力学的计算模拟
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作者 徐文杰 刘芹芹 申旭辉 《深空探测学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第2期195-202,共8页
小行星撞遇陆地是一个复杂的非线性动力学过程,难以通过模型试验的方法开展相关研究。数值计算为这一灾害动力学过程分析提供了重要的工具,基于自主研发的CoSim软件中离散元(Discrete Element Method,DEM)模块初步实现了小行星撞遇陆地... 小行星撞遇陆地是一个复杂的非线性动力学过程,难以通过模型试验的方法开展相关研究。数值计算为这一灾害动力学过程分析提供了重要的工具,基于自主研发的CoSim软件中离散元(Discrete Element Method,DEM)模块初步实现了小行星撞遇陆地的大规模计算模拟。基于小行星撞遇陆地三维动力学全过程的数值仿真结果:实现了初始接触、撞遇挖掘、高速抛射和回落调整4个撞击阶段全过程仿真;小行星的碰撞入射角及撞遇过程中动力学行为将影响撞击坑的地形地貌特征。研究也表明大规模数值计算方法可较好地实现小行星撞遇地球这一动力学过程,为小行星防御提供支撑。 展开更多
关键词 小行星 撞击坑 离散元法 数值仿真
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极紫外光电效应电荷驱动仿真与试验验证
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作者 王子栋 周斌 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期368-378,共11页
惯性传感器中的检验质量是精密引力测量系统中的核心,其表面会因为宇宙高能粒子持续注入而积累电荷,在惯性传感器内部电磁场作用下产生杂散噪声,影响精密引力测量结果.根据光电效应原理,用UV LED产生极紫外光照射惯性传感器的电极与检... 惯性传感器中的检验质量是精密引力测量系统中的核心,其表面会因为宇宙高能粒子持续注入而积累电荷,在惯性传感器内部电磁场作用下产生杂散噪声,影响精密引力测量结果.根据光电效应原理,用UV LED产生极紫外光照射惯性传感器的电极与检验质量表面,并在电极间施加适当电场,就可以在不引入外力作用且无接触条件下改变检验质量的电荷量.本文基于平行板电容器的简化电极模型,对极紫外电荷驱动过程进行了理论建模仿真.在此基础上设计和构建了一套电荷驱动验证试验系统,针对光功率、偏置电压对充放电速率的影响和交流电荷驱动进行试验.试验证明电荷充放电速率与极紫外光功率成正比,其量子产率随极板间电场强度变化.最终可实现稳定控制检验质量电荷放电速率在0.31~0.76 pC⋅s^(–1),检验质量电荷充电速率在–0.05~–0.17 pC⋅s^(–1).分析提出的检验质量电荷充放电速率理论模型与地面试验结果一致,可以有力支撑电荷管理控制系统的研制. 展开更多
关键词 极紫外光 电荷驱动 光电效应 建模仿真
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基于跨阻抗前置放大器的宽频带感应式磁传感器的设计与验证
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作者 周斌 薛永亮 +4 位作者 陶然 程炳钧 王子栋 张海波 吴新哲 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期169-177,共9页
本文建立了一种基于跨阻抗前置放大器的磁传感器信号传递模型,并在该模型的基础上推导出磁传感器的灵敏度和噪声理论值.根据理论推导的结果,进一步研究了感应式磁传感器设计方法,以带宽0.01~10 kHz,噪声1 fT·Hz^(–1/2)(1~10 kHz)... 本文建立了一种基于跨阻抗前置放大器的磁传感器信号传递模型,并在该模型的基础上推导出磁传感器的灵敏度和噪声理论值.根据理论推导的结果,进一步研究了感应式磁传感器设计方法,以带宽0.01~10 kHz,噪声1 fT·Hz^(–1/2)(1~10 kHz)作为设计目标设计了一个感应式磁传感器,并对这一传感器进行了性能验证试验.在处理频率响应测试数据时设计了一种基于信号调制的处理方法,有效提取特定频率得到幅值和相位,并降低了随机噪声的干扰,磁传感器–3 dB带宽达到了0.01~10 kHz.在评估传感器噪声时,采用双探头差分的方法消除了环境的干扰,设计了相位差分析的评估方法,确认在哪些频带双探头探测的信号是同源的,在这些频带采用差分法评估是有效的.评估的结果是,传感器在1~10 kHz实现了1 fT·Hz^(–1/2)噪声水平. 展开更多
关键词 感应式磁传感器 搜索线圈 跨阻抗放大器 传递函数 噪声 数据处理
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地磁扰动的时空变化规律和产生原因:统计和模拟研究 被引量:3
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作者 李雨淙 於益群 +2 位作者 员昊辰 张佼佼 龚渝淇 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3591-3609,共19页
地磁感应电流(Geomagnetically Induced Currents, GICs)是发生在地球表面的一种空间天气现象,对石油管道、电缆等长距离地面基础设施会产生不利影响.研究GICs的产生原因及其与太阳风驱动条件的关系对于预报灾害性空间天气具有重要意义... 地磁感应电流(Geomagnetically Induced Currents, GICs)是发生在地球表面的一种空间天气现象,对石油管道、电缆等长距离地面基础设施会产生不利影响.研究GICs的产生原因及其与太阳风驱动条件的关系对于预报灾害性空间天气具有重要意义.由于GICs的产生与地磁场扰动紧密相关,本文利用北半球100多个地磁台站的长期监测数据,统计分析了地磁扰动及其时间变化率(磁扰率)与各种太阳风参数/地磁指数之间的相关性,并以2013年3月17日的磁暴事件为例,采用全球空间天气模型框架(space weather modeling framework, SWMF)模拟了磁暴期间地磁场扰动在北半球的分布以及日地空间中各电流体系对地磁扰动的作用.研究结果表明:(1)中低纬度的地磁扰动北向分量Bx与表征环电流强度的SYM-H指数呈现较高的正相关性(相关系数CC=0.75),高于它与亚暴AE指数以及其他太阳风参数的相关性,说明磁暴期间环电流是导致中低纬度北向磁场减弱的主因,而在平静期间东向的磁层顶电流是中低纬度北向磁场增强的原因;(2)地磁扰动率与太阳风动压、行星际磁场IMF Bz、亚暴AE指数或者磁暴SYM-H指数均没有强相关性;(3)高纬地区的磁扰率通常大于低纬地区,而较强的磁扰率倾向于出现在中等磁暴或者中等-强亚暴期间的中高纬地区;(4)SWMF模型能较好地反演地磁平静时的北向地磁扰动和磁暴时的东向地磁扰动;(5)磁暴期间,磁层电流对中低纬度北向地磁扰动的贡献最大,而电离层霍尔电流对高纬地区的北向地磁扰动有着很强的支配地位;另外,高纬地区的东向地磁扰动主要由霍尔电流控制,而中低纬地区则受制于场向电流. 展开更多
关键词 地磁感应电流 磁暴 地磁扰动
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