VLF法在空间天气预报中的应用研究

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VLF法又称作甚低频法。随着甚低频信号传播相位稳定这一特征的发现,VLF法逐渐成为一种新的电磁法测量手段。由于甚低频电磁法无需构建自己的发射场源,故甚低频电磁法不用像一般电法勘测那样需要构建电源、电线等设备,并且其成本比较低廉、工作效率高、设备容易携带、可测量参数多、利于户外使用、信息容易阐述等等,因此甚低频法被广泛应用于寻找矿藏、地下水、构造带、导航等。随着科学的发展,人们越来越多的关注空间天气,对空间天气进行预报,是当前社会发展导航、通讯、航天等领域的重要保障。目前,监测空间天气的手段主要有三种:①天文台站网的光学、射电等观测;②卫星观测;③地基的甚低频观测。然而由于甚低频监测方法其敏感度高、成本低、没有时间地点的限制等优点而成为一种监测太阳活动、研究电离层特性的有效手段。根据前人的研究知道,甚低频信号与太阳耀斑X射线事件之间不管是从时间还是强度方面都有很好的相关性。本文利用河南新乡用数字式甚低频接收机对空间天气进行了观测实验,将数字式甚低频接收机监测到的自1998年至2001年这三年从早上八点到下午五点的数据进行读取,这中间有数字式甚低频接收机断电、没有调整好或者空间处于平静状态等情况,如不进行剔除将会影响结果的准确性,经过综合分析,在11.9kHz、12.6kHz和14.9kHz这三个频率和主台、东西副台都正常情况下的数据有212组合适的相位异常数据,通过对前人成果的学习和运用,对新乡到主台、东副台和西副台的路径距离进行了matlab编程求解,再加上从美国得到的GOES卫星监测数据,本文运用最小二乘法结合matlab中的cftool工具箱对甚低频信号相位异常数据(cec)和耀斑爆发时X射线的峰值流量F0(erg/cm2s)之间的关系进行了定量的求解,得到了来自俄罗斯三个不同甚低频信号发射台对应的的拟合方程。最后我们对拟合得到的方程进行了验证应用。“神舟二号”飞船是我国的首例正样无人飞船,它的安全上天预示着我国在载人航天方面有了进一步的突破,向完成载人飞行的目标又接近了一步,空间天气的好坏对飞船的安全飞行有很大的影响,对飞船飞行期间的空间天气预报显得尤为重要。因此,我们对甚低频接收机监测到的“神舟二号”发射和返回期间的甚低频信号相位异常数据进行了读取,对相位异常量用我们自己的拟合方程进行分析处理并反推出了耀斑级别,和当年美国GOES卫星对外公布的数据进行了比较和分析,最终发现结果吻合恰好。这表明甚低频法在空间天气预报的应用中有一定的现实意义,为以后更简便的预报空间天气奠定了基础。
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