地球附近1996-2012年行星际日冕物质抛射的统计研究

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行星际日冕物质抛射(ICME),作为影响地球空间天气的重要源头之一,有着诸多不同于一般太阳风的特殊性质。利用卫星观测数据和已有的ICME事件列表,本文对第23太阳周的ICME及其鞘层结构进行了统计分析,并比较研究了第23、24太阳周前四年的ICME。ICME根据其磁场结构特点可分为具有磁云结构的磁云类ICME和不具有磁云结构的非磁云类ICME。除这两个子集外,本文对磁云结构和一般ICME也进行了相关对比研究。第23太阳周ICME总数为317个,其中磁云类ICME占ICME比例为33.75%,非磁云类ICME占66.25%。统计结果表明,非磁云类ICME数和ICME数与太阳黑子数呈现出非常好的正相关性,而磁云类ICME数与太阳黑子数的这种相关性并不明显。相反,磁云类ICME占ICME的比率与太阳黑子数呈现出一定的反相关性。第23太阳周磁云类ICME与非磁云类ICME以及磁云结构和一般ICME参数的对比分析表明,磁云类ICME和磁云结构的磁场强度、等离子体密度、质子温度均分别超过了非磁云类ICME和一般ICME。这说明磁云可能是一类磁场强度、等离子体密度和质子温度相对一般ICME均有所提升的特殊结构。对比发现,磁云类ICME的时间尺度和空间尺度均超过了非磁云类ICME。对第23太阳周磁云类ICME鞘层和非磁云类ICME鞘层参数进行统计分析时,发现与磁云类ICME和非磁云类ICME对比结果相同的是,磁云类ICME鞘层的磁场强度、等离子体密度、质子温度和时间尺度均超过了非磁云类ICME鞘层,而传播速度则是前者慢于后者;对比结果不同的是,两类鞘层的空间尺度相当。对第23太阳周磁云类ICME及其鞘层和非磁云类ICME及其鞘层引起的地磁效应统计分析时,发现前者引起的地磁暴水平远高于后者。其原因可能与磁云结构的特殊结构(大角度平滑旋转的磁场方向),以及磁云类ICME及其鞘层较强的磁场强度和南向磁场强度相关。对太阳活动强度相差很大的第23、24太阳周上升期ICME进行比较时,发现第23太阳周上升期ICME数目要多于第24太阳周上升期,前者磁场强度、传播速度、等离子体密度、质子温度、时间尺度和空间尺度均明显超过后者。进行逐年比较时,发现第23太阳周上升期太阳活动强度逐年都强于第24太阳周上升期,尽管ICME数并未相应逐年超过,但统计的六个参数基本上都表现为第23太阳周上升期逐年超过第24太阳周。此外,基于地磁指数D st值统计得到,第24太阳周上升期由ICME及其鞘层引起的地磁效应远远弱于第23太阳周。其直接原因,与磁场强度、南向磁场强度、传播速度以及E y等相关。而其根本原因,可能还是因为第24太阳周上升期异常低的太阳活动强度。
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