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2010 年第二十三届全国空间探测学术交流会论文 地球等离子体层的旋转 黄 娅1,2 徐荣栏1 （1 中国科学院 空间科学与应用研究中心，北京100190） （2 中国科学院研究生院） 摘 要：2000 年 IMAGE 利用极紫外成像方法，对等离子体层进行成像探测，使等离子体层 的探测研究从就地观测进入到利用成像方法的新一个阶段，并获得了许多重要结果，其中等离 子体层具有旋转的特性，是 IMAGE卫星近几年的重要发现。本文对2001/155-156 拍摄到的等离 子体层图像分析处理表明，等离子体层不一定随地球同步转动，其旋转速度和径向距离有关， 还和所处的磁地方时也存在一定的关系，它为今后进一步开展等离子体层研究提供了一个重要 的实验依据。 关键词：等离子体槽；径向距离；磁地方时；旋转因子 1 引言 [1] Sandel 等人 利用IMAGE 卫星EUV 探测仪，从2000 到2005 年拍摄到的等离 子体层图像，通过对大量的观测图像的分析处理表明发现：等离子体层在L ~ 2–3 ， 其旋转速度落后于地球，平均旋转速度为地球自转的85%。之后，Gallagher [2]和 Galvin[3]等人也对等离子体层的旋转进行了研究。但在这些研究中，都没有涉及旋转 速度和径向距离（L ）以及磁地方时（MLT ）的关系。本文对2001/155-156 拍摄到 的等离子体层图像分析处理表明，等离子体层的旋转速度和L 以及MLT 存在密切 的关系，在晨侧，等离子体层的速度随着L 的增加而增大，在昏侧刚好相反，等离 子体层的速度随着L 的增大而减小。 2 数据的选取及预处理 为了研究等离子体层的旋转速度和径向距离 L 的关系，我们选择的EUV[4]探测 数据必须有较大槽区。在 2001/155-156 ，观测到等离子体层有两个较大槽区，而且 观测到的这两个槽的持续时间约为 8 个小时。由于卫星每年有 50 °的径动，在 2001/155-156, 卫星的轨道刚好通过北极，加上我们只选择卫星离地球的距离大于 6.5Re 的数据，这些条件都比较有利于数据的分析处理。 UT=156/00:22 UT=155/21:18 UT=155/22:20 UT=155/23:21 UT=156/01:24 UT=156/02:25 UT=156/03:27 UT=156/04:28 1 2010 年第二十三届全国空间探测学术交流会论文 图1 2001/155-156 EUV 观测到的８张等离子体层图像（去除噪音并转化到磁赤道平面）， 图像的时间间隔为１小时，圆表示地球的位置。 在分析 IMAGE 卫星 EUV 探测到的等离子体层数据之前，我们利用 im-tool (/software/euv_imtool.html)软件,去除图像的噪音，并将观测图 [5,6] 像转化到磁赤道平面 。图１所示是2001/155 - 156 的部分观测图像（已去除图像 的噪音，并转化到磁赤道平面，图像的亮度已经通过对数处理），图像的时间为１ 小时，分别为：155/21:18, 155/22:20, 155/23:21, 156/00:22, 156/01:24, 156/02:25, 156/03:27 以及 156/04:28 。其中，地球的位置如圆所示，右侧是太阳方向，直线表 示背阳面 MLT ＝ 0 （午夜）的位置，可以看到，由于地球的遮挡，在等离子体层 背阳面形成一个阴影区域。地球附近较亮的区域，是主要包含中性成分的氦和氧离 子的气辉。 从图中可以看出，等离子体层的两个槽在径向的尺