嫦娥四号着陆区织女陨坑电场环境数值模拟
发布时间：2021-03-28 02:49
由于太阳紫外、X射线和太阳风粒子作用,近月表形成尘埃等离子体环境,而月表陨坑地形使得这种尘埃等离子体环境更为复杂.本文以位于嫦娥四号着陆区的织女陨坑为研究对象,基于高程数据构造了该陨坑的三维模型.根据太阳-月球关系和陨坑地理坐标信息,计算了陨坑白天任意时刻的有效太阳辐照度分布,探讨了不同时刻陨坑内外的光照面积占比,得到陨坑随地方时而发生的遮蔽效应特征.同时,基于月表充电方程计算了织女陨坑在不同地方时条件下的平衡表面电势、德拜鞘高度和电场强度分布,发现陨坑自身遮蔽效应对坑内电场环境影响十分明显.以坑底中心为例,讨论了地方时和纬度对类织女陨坑的平衡表面电势、德拜鞘高度及电场强度的影响,结果表明三者变化特征均以正午时刻及赤道为界呈对称分布,越接近12:00 LT或者越接近赤道,坑底中心的平衡表面电势和电场强度越高,德拜鞘高度越低.
【文章来源】：空间科学学报. 2020,40(02)北大核心CSCD
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
图１月球高程图（ａ）和嫦娥四号、五号（预）着陆区光学影像（ｂ）．数字高程图基于ＬＯＬＡ数据绘制＇??光学影像来自ＬＲＯＣ广角相机数据??Ｆｉｇ．?１?Ｌｕｎａｒ?ｅｌｅｖａｔｉｏｎ?（ａ）?ａｎｄ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?Ｃｈａｎｇ，Ｅ＞４／５?（ｃａｎｄｉｄａｔｅ）?ｌａｎｄｉｎｇ?ａｒｅａｓ?（ｂ）．?Ｔｈｅ?ｅｌｅｖａｔｉｏｎ?ｍａｐ?ｉｓ??ｃｒｅａｔｅｄ?ｆｒｏｍ?ＬＯＬＡ?ｄａｔａ＊，?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｉｍａｇｅｓ?ａｒｅ?ｏｂｔａｉｎｅｄ?ｂｙ?
，太阳位于地平线以下．对于地形??起伏的月球表面，需进一步考虑斜坡面上的局部太阳??高度角（外为方便计算陨坑内不同斜坡位置的太阳??高度角，这里进一步将陨坑模型三角网格化．即以连??续的三角网格来模拟陨坑的地形变化［２９］．任意三角??网格平面的太阳高度角可表示为［３６ｉ??ｓｉｎ?沒＝ｃｏｓ?ａ?ｓｉｎ?／３?—?ｓｉｎ?ａ?ｃｏｓ?／？?ｃｏｓ（?Ａａ）?？?（３）??其中，Ａａ为太阳方位角（ａ）与地形坡度的差值．??当ｓｉｎ０?＜?０时，假设太阳位于以该局部坡面延伸的??图２简单陨坑模型构建．蓝色圆弧表示陨坑边缘，灰色??区域表示月球表面，二者位于同一平面??Ｆｉｇ．?２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｓｉｍｐｌｅ?ｃｒａｔｅｒ?ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．??Ｔｈｅ?ｂｌｕｅ?ｃｉｒｃｌｅ?ｄｅｎｏｔｅｓ?ｃｒａｔｅｒ?ｒｉｍ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｇｒａｙ??ａｒｅａ?ｄｅｎｏｔｅｓ?ｌｕｎａｒ?ｓｕｒｆａｃｅ．?Ｂｏｔｈ?ｏｆ?ｔｈｅｍ??ａｒｅ?ｌｏｃａｔｅｄ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｉｄｅｎｔｉｃａｌ?ｐｌａｎｅ??＊?ｈｔｔｐ：／／ｏｄｅｒｅｓｔ．ｒｓｌ．ｗｕｓｔｌ．ｅｄｕ／ＧＤＳＷｅｂ／ＧＤＳＬＯＬＡＲＤＲ．ｈｔｍｌ??＊＊?ｈｔｔｐ：／／ｏｄｅ．ｒｓｌ．ｗｕｓｔｌ．ｅｄｕ／ｍｏｏｎ／ｉｎｄｅｘＭａｐＳｅａｒｃｈ．ａｓｐｘ??
２５４??Ｃｈｉｎ．?Ｊ．?Ｓｐａｃｅ?Ｓｃｉ．空间科学学报?２０２０，?４０（２）??－６６００—??１７６??１７６．０５?１７６．１?１７６．１５?１７６．２?１７６．２５?１７６．３??Ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ／（°）??么＝０．１８９??图３织女陨坑（１７６．１５°Ｅ，?４５．３４°Ｓ）的光学影像⑷、??高程图（ｂ）和剖面高程图（ｃ）．?（ｃ）中剖面??位置为（ａ）中蓝线标记位置??Ｆｉｇ．?３?Ｏｐｔｉｃａｌ?ｉｍａｇｅ?（ａ），?ｅｌｅｖａｔｉｏｎ?（ｂ）?ａｎｄ?ｅｌｅｖａｔｉｏｎ??ｐｒｏｆｉｌｅ?（ｃ）?ｏｆ?Ｚｈｉｎｙｕ?ｃｒａｔｅｒ?（１７６．１５°Ｅ，?４５．３４°Ｓ）．?Ｔｈｅ??ｅｌｅｖａｔｉｏｎ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｉｎ?（ｃ）?ｉｓ?ｍａｒｋｅｄ?ｂｙ?ｂｌｕｅ?ｌｉｎｅ?ｉｎ?（ａ）??无限平面以下，即坡面存在自身遮蔽效应．??假设太阳为点光源且入射到月表的太阳光为平??行光，由式⑶和式（３）可知，陨坑的太阳辐射环境??主要取决于纬度和地方时（即时角心）的影响．对于??位置确定的织女陨坑，地方时是影响其热辐射环境的??主要因素，如图５所示．陨坑边缘水平区域太阳辐照??度分布均匀，随时间表现出一致的变化．而陨坑内太??阳辐照度分布表现出较大的差异，越接近黎明／傍晚??时刻（见图５ａ，?ｅ），陨坑的遮蔽效应越明显．随时间变??化，坑内光照区与阴影区的面积及位置均发生变化，??－５８００??图４无量纲的织女陨坑（１７６．１５°Ｅ，４５．３４°Ｓ）三维模型??Ｆｉｇ．?４?Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓ?ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ??Ｚｈｉｎｙｕ?ｃｒａｔｅｒ?（
【参考文献】：
硕士论文
[1]月表复杂地貌形态下的月球表面鞘层研究[D]. 聂金桥.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3104735
【文章来源】：空间科学学报. 2020,40(02)北大核心CSCD
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
图１月球高程图（ａ）和嫦娥四号、五号（预）着陆区光学影像（ｂ）．数字高程图基于ＬＯＬＡ数据绘制＇??光学影像来自ＬＲＯＣ广角相机数据??Ｆｉｇ．?１?Ｌｕｎａｒ?ｅｌｅｖａｔｉｏｎ?（ａ）?ａｎｄ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?Ｃｈａｎｇ，Ｅ＞４／５?（ｃａｎｄｉｄａｔｅ）?ｌａｎｄｉｎｇ?ａｒｅａｓ?（ｂ）．?Ｔｈｅ?ｅｌｅｖａｔｉｏｎ?ｍａｐ?ｉｓ??ｃｒｅａｔｅｄ?ｆｒｏｍ?ＬＯＬＡ?ｄａｔａ＊，?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｉｍａｇｅｓ?ａｒｅ?ｏｂｔａｉｎｅｄ?ｂｙ?
，太阳位于地平线以下．对于地形??起伏的月球表面，需进一步考虑斜坡面上的局部太阳??高度角（外为方便计算陨坑内不同斜坡位置的太阳??高度角，这里进一步将陨坑模型三角网格化．即以连??续的三角网格来模拟陨坑的地形变化［２９］．任意三角??网格平面的太阳高度角可表示为［３６ｉ??ｓｉｎ?沒＝ｃｏｓ?ａ?ｓｉｎ?／３?—?ｓｉｎ?ａ?ｃｏｓ?／？?ｃｏｓ（?Ａａ）?？?（３）??其中，Ａａ为太阳方位角（ａ）与地形坡度的差值．??当ｓｉｎ０?＜?０时，假设太阳位于以该局部坡面延伸的??图２简单陨坑模型构建．蓝色圆弧表示陨坑边缘，灰色??区域表示月球表面，二者位于同一平面??Ｆｉｇ．?２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｓｉｍｐｌｅ?ｃｒａｔｅｒ?ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．??Ｔｈｅ?ｂｌｕｅ?ｃｉｒｃｌｅ?ｄｅｎｏｔｅｓ?ｃｒａｔｅｒ?ｒｉｍ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｇｒａｙ??ａｒｅａ?ｄｅｎｏｔｅｓ?ｌｕｎａｒ?ｓｕｒｆａｃｅ．?Ｂｏｔｈ?ｏｆ?ｔｈｅｍ??ａｒｅ?ｌｏｃａｔｅｄ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｉｄｅｎｔｉｃａｌ?ｐｌａｎｅ??＊?ｈｔｔｐ：／／ｏｄｅｒｅｓｔ．ｒｓｌ．ｗｕｓｔｌ．ｅｄｕ／ＧＤＳＷｅｂ／ＧＤＳＬＯＬＡＲＤＲ．ｈｔｍｌ??＊＊?ｈｔｔｐ：／／ｏｄｅ．ｒｓｌ．ｗｕｓｔｌ．ｅｄｕ／ｍｏｏｎ／ｉｎｄｅｘＭａｐＳｅａｒｃｈ．ａｓｐｘ??
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【参考文献】：
硕士论文
[1]月表复杂地貌形态下的月球表面鞘层研究[D]. 聂金桥.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3104735
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