磁暴非线性起源的四种孤子机制

引起磁暴的主要原因是太阳耀斑等产生的太阳风,本文基于磁暴起源的非线性机制,讨论了四种孤子模型：1．已知的Alfven波及相应的变形kd方程。2．Langmuir波及其方程与相关的非线性Schrodinger方程。3．一般的离子声波和磁流体动力学波的kdV方程。4．太阳风粒子密度的非线性Dirac方程,各种原因导致的这些方程都有孤子解。它们的起因和脉冲性可以为磁暴的预报提供一种理论基础。     

中纬度地区粒子沉降和太阳耀斑对甚低频传播的影响分析

通过观测俄罗斯Alpha甚低频导航台到中纬度地区(新乡)之间的甚低频(VLF)信号的相位变化数据,发现在2002-07-17-2002-07-20期间,VLF信号发生了多次相位超前现象,观测到在2002-07-19和2002-07-20发生了高能粒子沉降事件,并分析出此次事件是由2002-07-17和2002-07-18发生的太阳耀斑引起.通过与美国发布的GOES卫星数据进行对比,发现两者的数据有很好的一致性.粒子沉降和太阳耀斑都会使甚低频信号的相位发生相位超前.粒子沉降大多数情况发生在极区,本次在新乡地区观测到高能粒子沉降,是一次极为宝贵的观测数据,对研究中纬度地区的高能粒子沉降有很大的作用.     

地磁暴感应地电场的大地电性结构建模方法

探明磁暴期间地面感应电场的分布情形是正确计算地磁感应电流(GIC)和预测磁暴次生灾害影响的前提。根据电磁场唯一性定理,从求解磁暴感应地电场的角度出发,提出了一种复杂大地电导率结构的建模方法;该方法的特点是只建大地导体区模型,通过模型的边界条件反映地磁场的变化情况及感应地电流在地下的流通情形。采用有限元法求解了典型地电结构下的磁暴感应地电场,通过对比数值方法和解析方法求得的地面电场结果,验证了建模方法的可靠性。进一步采用该方法研究了无法解析求解的复杂地电结构的磁暴感应地电场问题,建模思路和方法为评估磁暴和GIC的管网效应提供了分析工具。     

太阳磁暴的奥妙

2004年，地球经受了一系列强烈的磁暴袭击，如此强烈的爆发是什么原因引起的?太阳磁暴对人类有什么影响?俄罗斯科学院地磁学、电离层和无线电波传播研究所地球物理环境预测中心的专家介绍了有关情况。     

长距离输电系统电压对磁暴感应地电场敏感性研究

提出了分析长距离输电系统电压对磁暴感应地电场大小、方向敏感性的方法。首先建立了变电站接地磁感应电流计算模型,指出了输电线路走向、接地点间的距离和接地点间的相对位置之间的关系,然后通过计算地磁感应电流所产生的变压器集群无功损耗,分析变压器无功需求对系统电压影响,最后建立了系统电压越限指标与磁暴感应地电场大小与方向的灵敏度模型。以西北750kV系统为例,仿真分析了地电场幅值从1V/km~10V/km、方向从正东(0?到正西(180?时750kV系统电压分布状况和电压越限指标,结果表明采用本文方法可以反映长距离输电系统节点电压对地电场大小及方向的敏感性。     

甚低频法预报“神舟”三号发射期间的太阳耀斑爆发情况

太阳发生耀斑时,辐射出大量的X射线和高能粒子等,使得电离层的物质瞬间被大量电离,电离层的电子浓度急速变化,电离层的等效反射高度随之变化,从而引发甚低频信号相位异常现象。基于在河南新乡用甚低频接收机监测到的“神州”三号发射和返回期间的甚低频信号的相位异常情况,对相位异常的数据用最小二乘法进行了处理分析并给出了预测的耀斑级别,和美国的GOES卫星观测到的数据进行比较,结果吻合恰好,验证了此方法的可行性。     

地磁感应地电场时频变换快速计算方法

随着中国特高压输电线路的建设,中国电网建设遭受地磁感应电流(geomagnetically induced current, GIC)影响的风险将大大增加。基于大地电阻模型利用有限元计算地磁扰动感应地电场(geomagnetic disturbance, GMD)地电场的方法,建模复杂,利用有限元法计算感应地电场成本过高。地磁测深数据得到的视电阻率综合反映了大地的电性结构,现提出基于视电阻数据及地磁台实测数据直接计算GMD地磁感应地电场的方法。仿真实验表明,该方法可以极大缩短计算时间,减小计算成本,对中国电网应对地磁暴侵害提供了有效算法。计算结果表明地磁暴对各地地电场的影响不均匀,与当地的地质电性结构有很大的关系,同时南北走向的电网将产生更大的GIC,更易受到地磁暴的侵害,应作为主要的关注对象。     

基于大别造山带电磁测深数据的磁暴感应地电场分布特性分析

为探明磁暴期间大别造山带的地面感应电场分布特性,通过引入大别造山带的大地电磁测深数据,结合2004年11月7—9日强磁暴期间武汉地磁台站的秒级磁场数据,进而计算磁暴感应地电场的方法研究了磁暴期间地面感应电场频域下的电场强度幅值最大值及对应的频率分布.结果表明:磁暴期间频域下电场强度幅值分布不均匀,而且部分数值较大;频域...     

论地磁暴与9375MHz45C型爆发

本文探索利用太阳爆发事件预测地磁暴的可能性。选取了持续时间大于10分钟的9375MHz45C型爆发,深入分析了它与地磁暴的相关性质,并对由此建立的预报方程进行了实际的检验,亦相近于国际上“Stonchoker的先进的预报系统”的水平。     

巨烈磁暴对全球GNSS观测信号的影响

介绍了一种GNSS L₁和L₂信号及测距码失锁率统计计算方法,并考察了不同卫星高度角对失锁率计算结果的影响.利用全球GNSS观测数据,分析了第23太阳活动周发生的两次巨烈磁暴期间GNSS观测信号的质量.结果表明:巨烈磁暴发生期间GNSS L₁和L₂信号及P₁和P₂码失锁率较平静日均显著增加,信号失锁主要发生在磁暴主相及恢复相前期.L₂失锁率明显高于L₁且失锁持续时间更长,表明L₂比L₁更易受到磁暴影响.GNSS 信号失锁率与磁暴指数SYM-H的高相关性表明信号失锁率的异常增加由巨烈磁暴所驱动.研究成果可为我国北斗卫星导航系统全球信号质量评估提供方法支持.     

磁暴作用下管道漏点对地磁感应电流和管地电位分布的影响

随着我国能源需求的快速增长,我国的能源进口日益扩大。其中,管道运输是一种重要的能源运输方式。埋地金属管道由于工艺、运输和安装等问题,常常存在着漏点,而漏点对管道的腐蚀以及管道的防护又有着重要的影响,因此研究管道漏点的影响对研究地磁暴侵害埋地管道系统具有重要的意义。本文通过分析漏点的物理模型,建立了管道漏点的数学模型,并通过ANSYS软件仿真进行对比,验证了管道漏点模型的正确性。将漏点模型与管道的分布参数模型相结合,通过仿真分析,初步分析了管道漏点对地磁暴侵害管道系统时管道上地磁感应电流（geomagnetic induced current,GIC）以及管地电位（pipe-soil potential,PSP）分布的影响。通过仿真结果数据表明,即使是遭受中、小型地磁暴侵害,管道漏点对管地电位的分布也很有影响,管道漏点处的泄露电流密度也远远超过正常情况下的杂散电流密度,会对管道的绝缘层以及保护系统产生较大的影响。     

地磁要素年均值的太阳周期变化

本文利用我国部分标准地磁台的观测资料,分析研究了地磁通日、静日和静日午夜年均值与周期远小于一年的短期扰动关系。结果表明,磁暴和地磁周日变化等短期扰动不同程度地影响了通日年均值,地磁年均值的太阳周期变化(长期变化)中含有短周期扰动的贡献。     

1997-03-09日全食的甚低频观测与分析

在1997-03-09发生日全食期间,在河南省新乡市对Alpha甚低频(VLF)信号的观测试验发现,日全食对VLF信号传播特性有很大的影响,明显引起VLF相位滞后.讨论了日全食对VLF信号传播影响的机理,并用"波导模"理论对这种影响进行了理论计算.计算结果表明:VLF传播路径穿越日全食主食带的情况下,VLF相速比正常情况减小的最大值约为0.101%~0.118%;VLF传播路径穿越80%日偏食带的情况下,该值约为0.064%~0.082%.     

基于软件无线电的甚低频法探矿接收机

对隐伏矿体的定位预测,已成为当今社会找矿实践与勘察分析的当务之急.基于软件无线电的甚低频法探矿接收机的研制设计,为我国探矿事业的顺利发展提供了良好的催化剂.此接收机可以接收3个台、每个台3个不同的频率共9路甚低频(VLF)信号.这些信号导入地下后是一些强大的电磁波信号,经过抗混叠滤波器,A/D转换器等,最后有信号分析仪分析计算出感应电磁场的垂直分量和水平分量并判断出零交点的准确位置,最后做出相应的仿真,验证了该方法的可行性.     

基于地磁信号的冗余保险方法研究

针对非旋或微旋弹引信第二环境力微弱和不容易识别的问题,考虑到地磁场强度的方向性,提出应用三轴磁传感器检测炮口地磁信号,获取弹丸出炮口信息,以此作为引信冗余保险激励环境信息.分析了基于地磁信号的冗余保险方法,建立了三轴磁传感器检测地磁信号的数学模型,通过对国内不同区域、不同发射情况的仿真分析,结果表明:应用弹丸出炮口的地磁信号作为弹丸引信的第二环境激励,方法可行;应用三轴磁传感器可避免单轴磁传感器敏感地磁信息的盲区问题,保证了基于地磁信号的冗余保险方法的可靠性.     

基于惯导误差特性的地磁匹配正交搜索方法

针对地磁匹配导航对实时性的需求，提出了基于惯性误差特性的正交搜索方法.该方法在对惯导误差特性分析基础上，采用正交搜索策略，将插值后匹配点地磁数据序列沿与飞行轨迹垂直方向和平行方向分别进行正交搜索，快速得到最佳匹配结果.将地面测量地磁数据延拓到不同高度，分别应用本文方法和全局搜索算法进行处理.数据处理结果表明本文方法与全局搜索算法具有同等的匹配精度，但减少了搜索时间，能有效提高高空高速飞行器匹配定位方法的实时性.