电离层日辉辐射观测和氧离子83.4nm辐射的计算

发布时间：2020-06-08 05:45

【摘要】：地球电离层是人们在空间进行探测的主要区域,许多卫星、航天器以及其上的有效载荷都在这里运行,因此,对电离层的变化进行监测具有十分重要的意义。在电离层区域内可以观测到的极紫外日辉辐射中,氧离子的83.4nm辐射是最强的辐射之一。由于其在传播的过程中会与电离层中的中性成分发生作用,因此,可以通过对极紫外日辉辐射的观测来获得电离层中的主要成分(N_2、O_2、O)的分布信息,并对空间天气进行监测。本文通过正演算法,计算了在给定大气模型下83.4nm辐射的强度分布,为风云气象卫星有效载荷的地面数据处理提供理论支持。文章主要包含四大部分,第一部分为电离层物理状态的简介,以及近些年来国际上发射到电离层内探测仪器的介绍。首先给出了研究电离层的意义,然后对电离层的基本形态和分层结构加以说明,同时简单的介绍了电离层的空间天气。接着介绍电离层紫外日辉辐射的划分,详细的介绍了几个具有代表性的探测仪器,并与我国的发展现状进行了对比。最后,简单的阐述了论文的课题来源与意义,对文章加以总括。第二部分主要是介绍辐射传输的理论知识,为后文的辐射传输计算打下基础。首先给出了辐射场和计算辐射转移方程时常用的物理量,并对这些物理量进行详细的说明。接着给出了辐射转移方程的初始形式,然后给出了一系列的假设条件和边界条件。最后利用给定的条件推导出所需要的辐射转移方程的形式解。第三部分是本论文的重点,详细的讲解了83.4nm辐射的计算方法。首先介绍了国外对83.4nm辐射转移模型的计算方法,然后给出修改后的计算方法。同时阐述了83.4nm辐射的产生机制、传播机制、模型建立时所要满足的假设条件。在求解辐射转移方程时,采用了矩阵法解微分方程,并给出计算结果。通过与Anderson的计算结果对比,验证了算法的正确性。然后给出了在MSISE-00大气模型下的计算结果。第四部分就是对第三部分中计算方法的应用。计算了在光学深度不随地理经纬度变化的情况下,临边辐射强度分布与全球辐射强度分布。最后给出论文的总结和展望。
【图文】：

顶部电离层,电子浓度,太阳辐射,原子

图 1.1 电离层的区域划分，原子 O 和离子 O+的密度非常高，电子浓度也比较高在太阳辐射的影响下又可以细分为 F1和 F2层，因为子浓度较高，所以 F 层在一定意义上可以认为是代上就是顶部电离层，由于这一层主要是由稀薄的氢又称这一层为“质子层”。顶部电离层的上边界通离子（H+）浓度相当的地方，高度在 1000km 左右。天气层的空间天气变化基本上是由太阳活动造成的[9]。影响着电离层的基本形态,因此，电离层的纬度特征

紫外辐射,图像,探测器,成像光谱

图 1.2 DE-1/SAI 观测的紫外辐射图像为 SAI 探测器拍摄的一副视场角为 30°×30°紫外辐射图效应，获得这幅图片的时间为 12 分钟。为了保证良好的辉辐射观测数据的杂散光，以及提高探测器的信噪比，离轴抛物面镜，，同时为了满足以上要求，对镜面的加工，获得电离层有效的成像光谱信息，这样就可以为日辉之间之间建立的定量关系提供有力保障。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P352.7

【参考文献】