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系統識別號 U0026-2507201116592700
論文名稱(中文) 內磁層區域赤道噪聲之西蜜斯衛星觀測個案研究
論文名稱(英文) Case Studies on Equatorial Emissions in the Inner Magnetosphere Using THEMIS Observations
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 太空天文與電漿科學研究所
系所名稱(英) Assistant, Institute of Space, Astrophysical and Plasma Sciences(ISAPS)
學年度 99
學期 2
出版年 100
研究生(中文) 陳儒良
研究生(英文) Ru-liang Chen
學號 la697105
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 80頁
口試委員 指導教授-談永頤
共同指導教授-汪愷悌
口試委員-許志泓
中文關鍵字 西蜜斯衛星任務  台灣西蜜斯資料系統  赤道噪聲 
英文關鍵字 THEMIS mission  AIDA  Equatorial noise 
學科別分類
中文摘要 本篇研究中,使用西蜜斯衛星觀測資料做為分析之資料來源,因其運行軌道位於低磁緯度且通過電漿層頻率高,適合用來研究赤道噪聲。本研究記錄2008年4月及5月份線圈式磁場計 (SCM) 與通量式磁場計 (FGM) 的資料,觀察由線圈式磁場計量測高頻磁場擾動之頻譜圖,再使用通量式磁場計的資料計算出背景之低混合頻率 (flhr),觀察質子迴旋頻率與低混合頻率之間是否存在高強度之頻率,最後利用最小變異法 (MVA) 與奇異值分解法 (SVD) 計算高強度頻率之極化參數、磁場擾動之波動向量與背景磁場方向的夾角。在本研究中發現三件赤道噪聲事件,其波動特性與過去科學家研究赤道噪聲之結果類似。西蜜斯衛星上的靜電分析儀 (ESA) 與固態望遠鏡 (SST) 量測赤道噪聲發生期間電漿中離子的能量、通量及速度分布函數,並觀察到SST所量測之速度分布函數有明顯環狀分布,而SST所量測之離子投射角集中在90°。磁暴發生期間,赤道噪聲可以加速范艾倫輻射帶中的電子使其能量增高,其研究對於了解磁層物理是非常重要的。
英文摘要 In this study, we adopt the observational data from THEMIS mission to explore the equatorial emissions in the inner magnetosphere, for the satellites of THEMIS have been orbiting in low magnetic latitude in Earth's magnetosphere. We adopt data from Search Coil Magnetometer (SCM) and FluxGate Magnetometer (FGM) from April to May of 2008 to produce frequency-time spectrogram and to compute lower hybrid frequency (flhr), respectivtly. We concern with the frequency between fcH+ and flhr to examine whether there are emissions with higher intensities. We develop the computing technique to calculate the polarization parameters and wave normal vectors based on MVA (Minimum Variance Analysis). In this present study, three equatorial noise events are found, the wave characteristics of these events are similar with results from previous studies. Charged particle data from ESA (Electrostatic Analyzers) and SST (Solid State Telescopes) are adopted to acquire velocity distribution function to understand the possible local instability. The SST measured velocity distribution function of ions with ring distribution and the associated pitch-angle distribution peaked in 90°. Equatorial noise can contribute to electron acceleration during magnetic storms to interpret local flux enhancement in the outer Van Allen radiation belt.
論文目次 摘要 I
ABSTRACT II
致謝 III
表目錄 VIII
圖目錄 IX
第一章 緒論 1
第一節 背景介紹 1
一、磁層 (magnetosphere) 1
二、電漿層 (plasmasphere) 2
第二節 研究動機 2
第二章 西蜜斯衛星任務介紹 4
第一節 西蜜斯任務簡介 4
第二節 西蜜斯儀器介紹 5
第三節 西蜜斯運行軌道 8
第三章 資料處理 9
第一節 資料選擇與過程 9
一、資料選擇 9
二、過程 9
第二節 數學方法 11
一、傅立葉分析 (Fourier analysis) 12
二、最小變異法 (Minimum Variance Analysis, MVA) 13
三、奇異值分解法 (Singular Value Decomposition, SVD) 15
第五章 資料分析 17
第一節 分析軟體與台灣西蜜斯資料系統 17
一、西蜜斯資料分析軟體 17
二、台灣西蜜斯資料系統 (Taiwan Ascii and Idl_save Data Archives, AIDA) 18
第二節 赤道噪聲事件分析 19
一、赤道噪聲事件一 21
I .西蜜斯衛星位置 21
II .磁場擾動與背景磁場 22
III .頻譜圖 23
IV .極化橢圓率 24
V .波動向量與背景磁場方向之夾角、最小變異法之特徵值比較 25
二、赤道噪聲事件二 27
I .西蜜斯衛星位置 27
II .磁場擾動與背景磁場 28
III .頻譜圖 29
IV .極化橢圓率 30
V .波動向量與背景磁場方向之夾角、最小變異法之特徵值比較 31
三、無赤道噪聲事件之觀測範例 33
I .西蜜斯衛星位置 33
II .磁場擾動與背景磁場 34
III .頻譜圖 35
IV .極化橢圓率 36
V .波動向量與背景磁場方向之夾角 37
第三節 通量、速度分佈函數 38
一、赤道噪聲事件一 39
I .儀器:ESA;角度:-11.25°與11.25°;類型:V⊥與V// 40
II .儀器:ESA;角度:-11.25°與11.25°;類型:Vx與Vy 41
III .儀器:ESA;角度:-33.75°與33.75°;類型:V⊥與V// 42
IV .儀器:ESA;角度:-33.75°與33.75°;類型:Vx與Vy 43
V .儀器:SST;角度:-25°與25°;類型:V⊥與V// 44
VI .儀器:SST;角度:-25°與25°;類型:Vx與Vy 45
VII .儀器:SST;角度:-52°與52°;類型:V⊥與V// 46
VIII .儀器:SST;角度:-52°與52°;類型:Vx與Vy 47
IX .ESA之離子投射角通量分布圖 48
X .SST之離子投射角通量分布圖 49
二、赤道噪聲事件二 50
I .儀器:ESA;角度:-11.25°與11.25°;類型:V⊥與V// 51
II .儀器:ESA;角度:-11.25°與11.25°;類型:Vx與Vy 52
III .儀器:ESA;角度:-33.75°與33.75°;類型:V⊥與V// 53
IV .儀器:ESA;角度:-33.75°與33.75°;類型:Vx與Vy 54
V .儀器:SST;角度:-25°與25°;類型:V⊥與V// 55
VI .儀器:SST;角度:-25°與25°;類型:Vx與Vy 56
VII .儀器:SST;角度:-52°與52°;類型:V⊥與V// 57
VIII .儀器:SST;角度:-52°與52°;類型:Vx與Vy 58
IX .ESA之離子投射角通量分布圖 59
X .SST之離子投射角通量分布圖 60
三、無赤道噪聲事件之觀測範例 61
I .儀器:ESA;角度:-11.25°與11.25°;類型:V⊥與V// 62
II .儀器:ESA;角度:-11.25°與11.25°;類型:Vx與Vy 63
III .儀器:ESA;角度:-33.75°與33.75°;類型:V⊥與V// 64
IV .儀器:ESA;角度:-33.75°與33.75°;類型:Vx與Vy 65
V .儀器:SST;角度:-25°與25°;類型:V⊥與V// 66
VI .儀器:SST;角度:-25°與25°;類型:Vx與Vy 67
VII .儀器:SST;角度:-52°與52°;類型:V⊥與V// 68
VIII .儀器:SST;角度:-52°與52°;類型:Vx與Vy 69
IX .ESA之離子投射角通量分布圖 70
X .SST之離子投射角通量分布圖 71
第六章 結果與結論 72
第一節 結果與討論 72
第二節 結論 74
參考文獻 75
附錄 78

參考文獻 André, R., Lefeuvre. F, Simonet. F, and Inan. U. S (2002),“ A first approach to model the low-frequency wave activity in the plasmasphere ”, Ann. Geophys., 20, 981-996, DOI:10.5194/angeo-20-981-2002, 2002.
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台灣西蜜斯網站:http://themis.ss.ncu.edu.tw/index.php
呂凌霄-太空教室:http://www.ss.ncu.edu.tw/~lyu/lecture_files/IntroSpace.html
美國西蜜斯網站:http://themis.ssl.berkeley.edu/index.shtml
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