基于多视角观测的太阳高能粒子事件经向分布特征研究

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太阳高能粒子(SEP)事件的研究一直是空间天气的重点研究对象之一,高能粒子对航空航天、国防军事、民用生活及经济都会造成严重影响。观测卫星磁足点与SEP源区的位置关系对于SEP的有效观测有很大的影响。SEP事件观测特征的经度分布规律研究对于理解SEP事件与日冕物质抛射(CME)、耀斑的关系以及SEP事件的空间天气建模预报具有非常重要的意义。本文主要基于多卫星多角度联合观测数据,选取了第24太阳活动周2006年12月至2017年10月期间122个SEP事件及其伴随的CME,分析研究了SEP事件属性随相对经度的变化以及SEP与CME属性之间相关性的经向分布,并讨论了与SEP事件不同Fe/O比值的关联,即元素丰度和种子粒子产生的影响。此外,我们还运用速度离散分析等方法对SEP事件通量廓线二次增强的原因与可能机制进行了研究。主要研究结果如下:(1)SEP事件的特征参数具有明显的经度分布规律。SEP特征时间TO(爆发至半峰值时间)与TR(半峰值至峰值时间)随相对经度增加而增大,Du(持续时间)与Ip(峰值通量)随相对经度增加而减小。另外,SEP事件特征参数与伴随CME属性的相关性随相对经度具有明显的变化:在磁联接较好的位置(如相对经度[-30°,30°]内),TO与CME速度、质量、能量等属性呈现负相关,TR与之呈现正相关,而在其他位置无明显相关性;Du与Ip其在磁联接较好的区域比其他位置拥有与CME速度更强的相关性(0.60与0.75),相关系数随相对经度增加而明显降低(低于0.46与0.56)。(2)不同元素丰度(依据Fe/O比值高低区分)的SEP事件其特征属性以及对经度的依赖有明显不同。低Fe/O类SEP事件峰值通量通常比高Fe/O类高,且大型SEP事件基本都具有较低的Fe/O比值;相比低Fe/O类事件,高Fe/O类事件伴随的CME速度、质量和动能较小,但拥有更快的通量上升速度。Du和Ip与CME速度正相关,且低Fe/O类SEP事件Ip和Du与CME的相关性高于高Fe/O类事件。(3)缓变型SEP事件通量廓线的二次增强由多种因素引起,包括太阳耀斑、CME激波、Ⅱ型射电暴及其增强、行星际扰动等。从各能道SEP通量变化规律来看,太阳附近影响产生的增强表现为明显的速度离散,而行星际局地扰动产生的影响则表现为多能量通道通量同时增强或减弱,无明显速度离散。此外,II型射电暴增强开始时刻没有观测到明显的SEP通量增强。综上结果表明,SEP事件观测属性既受CME属性(如速度、动能等)的影响,同时又受观测点与爆发源相对经度的影响;在磁联接越好的位置,观测的SEP事件强度越大,观测到大型SEP事件的几率越高,其观测特征与CME属性也呈现更好的相关性,受到CME的影响也越强,这对大型SEP事件的空间天气预报具有非常重要的实际意义。同时,高Fe/O类SEP事件与CME相关性的减弱暗示了耀斑加速、种子粒子源等因素在这些SEP事件产生过程中也起着重要作用。另外,对于SEP事件通量廓线的二次增强现象的研究,可以帮助我们更好地理解SEP的加速过程及通量变化影响因素。
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