本文使用繞月的阿緹蜜斯衛星任務中的固態望遠鏡觀測資料來研究能量範圍位於三萬七千電子伏特至約四百萬電子伏特的離子通量在太陽質子事件時期的變化。在固態望遠鏡所量測的資料中，發現資料數據中存在著主要由月球表面反射太陽光進入儀器所產生的三種類型之資料噪音。我們運用三萬七千電子伏特的離子資料與衛星在2012年繞行月球的軌道位置分析不同類型噪音的時空分佈，發現不同類型的資料噪音在分佈上呈現相異的模式，也針對每種類型找出適合的過濾方式。最後，選定於2012年至2017年中的12個太陽質子事件，過濾於這些事件時期各能量頻道之離子通量資料噪音，並繪製事件發生前的能譜圖及發生期間的鋒值能譜圖。我們發現各能量頻道之離子通量鋒值皆高於事件發生前之通量值；同時研究事件發生後各能量的離子通量達到鋒值的時間，發現多數事件在15萬電子伏特頻道產生時間偏移現象。

In this study, the observations of the ion fluxes between 37,000 electronvolts and 4 megaelectronvolts from the instrument SST (Solid State Telescope) onboard the ARTEMIS (Acceleration, Reconnection, Turbulence and Electrodynamics of the Moon’s Interaction with the Sun) Mission during the occurrences of Solar Proton Events are analyzed. It is found that the observations exhibited three types of data noises primarily caused by sunlight reflected from the Moon’s surface. To understand further about these data noises, we adopt one-year-long data of ion fluxes of 37,000-elecronvolt channel and probe positions of 2012 to investigate their temporal and spatial distributions. The probe positions where the three types of data noises occur are found to correspond to three different groups, respectively. The adequate algorithm to filter out the noise is then determined for each type. We further use the filtered data to investigate energy spectra of ion fluxes for the selected 12 large solar proton events occurred from 2012 to 2017. The spectra before the event began and the spectra for peak fluxes during the event period is compared. We find that the values of peak ion flux of all energy channels are higher than those before the event began. We also find that the time when the ion fluxes reached the peak value can be energy-dependent, and most events show a time-shift phenomenon around 150 thousands electronvolts.

目錄	i
圖目錄	iii
表目錄	ix
第一章 緒論	1
1.1研究背景與目的	1
1.2文獻回顧	3
1.3太陽質子事件	5
第二章 阿緹蜜絲衛星任務（ARTEMIS Mission）	7
2.1任務介紹	7
2.2固態望遠鏡（SST）	10
第三章 觀測與分析	12
3.1離子通量與資料噪音	12
3.2資料選擇	20
3.3軌道位置	21
第四章 通量噪音的時空分佈	31
4.1時空分佈	31
第五章 離子通量的噪音過濾	33
5.1太陽質子事件的發生與結束時間	33
5.2過濾	37
第六章 離子能譜與峰值時間差	47
6.1離子能譜	47
6.2峰值時間差	59
第七章 結論	69
7.1觀察結果	69
7.2結論	74
參考文獻	76
附錄	79

圖1.3-1 GOES衛星量測2012年3月13日開始的太陽質子事件之質子通量圖	6
圖2.1-1 ARTEMIS P1（THEMIS-B）於2012年3月7日之太陽質子事件期間繞行至艏震波與磁層之間	8
圖2.1-2 ARTEMIS-P1（THEMIS-B）於2012年1月27日之太陽質子事件期間，繞行至太陽風中	9
圖3.1-1 ARTEMIS-P1 SST 觀測2012年3月7日開始發生之太陽質子事件時期之離子差分能量通量與時間及能量分佈圖	13
圖3.1-2 ARTEMIS-P1 SST 觀測2012年4月1日至4月30日，12個能量頻道之離子差分能量通量圖，Y軸為對數尺度	14
圖3.1-3 ARTEMIS-P1 SST 觀測2012年4月1日至4月30日，12個能量頻道之離子差分能量通量圖，Y軸為線性尺度	14
圖3.1-4 ARTEMIS-P1 SST 觀測2012年1月2日，12點56分至18點35分之離子差分能量通量瞬間增長圖	15
圖3.1-5 ARTEMIS-P1 SST 觀測2012年4月1日至4月5日之離子差分能量通量於第1、第4、第7、第10、第12能量頻道之瞬間增長圖	17
圖3.1-6 ARTEMIS-P1 SST 觀測2012年4月10日5點16分至4月11日4點45分之第1能量頻道的三種離子差分能量通量噪音圖	18
圖3.1-7 ARTEMIS-P1 SST 觀測2012年1月至12月的離子差分能量通量噪音圖	19
圖3.1-8 ARTEMIS-P1 SST 觀測2012年1月至12月的離子差分能量通量噪音圖2	19
圖3.3-1 SSE座標系統示意圖	21
圖3.3-2 以SSE座標系統X-Y平面繪製ARTEMIS-P1運行軌道圖	22
圖3.3-3 差分能量通量噪音標點示意圖	23
圖3.3-4 三種噪音於2012年1月在SSE X-Y平面分佈圖及其差分能量通量數值外形(日期 : 2012年1月6日至1月8日)	24
圖3.3-5 三種噪音於2012年2月在SSE X-Y平面分佈圖及其差分能量通量數值外形(日期 : 2012年2月9日至2月11日)	24
圖3.3-6 三種噪音於2012年3月在SSE X-Y平面分佈圖及其差分能量通量數值外形(日期 : 2012年3月24日至3月27日)	25
圖3.3-7 三種噪音於2012年3月在SSE X-Y平面分佈圖及其差分能量通量數值外形(日期 : 2012年4月21日至4月23日)	25
圖3.3-8 三種噪音於2012年3月在SSE X-Y平面分佈圖及其差分能量通量數值外形(日期 : 2012年5月18日至5月20日)	26
圖3.3-9 三種噪音於2012年3月在SSE X-Y平面分佈圖及其差分能量通量數值外形(日期 : 2012年6月20日至6月22日)	26
圖3.3-10 三種噪音於2012年3月在SSE X-Y平面分佈圖及其差分能量通量數值外形(日期 : 2012年7月17日至7月19日)	27
圖3.3-11 三種噪音於2012年3月在SSE X-Y平面分佈圖及其差分能量通量數值外形(日期 : 2012年8月15日至8月17日)	27
圖3.3-12 三種噪音於2012年3月在SSE X-Y平面分佈圖及其差分能量通量數值外形(日期 : 2012年9月15日至9月17日)	28
圖3.3-13 三種噪音於2012年3月在SSE X-Y平面分佈圖及其差分能量通量數值外形(日期 : 2012年10月15日至10月17日)	28
圖3.3-14 三種噪音於2012年3月在SSE X-Y平面分佈圖及其差分能量通量數值外形(日期 : 2012年11月2日至11月5日)	29
圖3.3-15 三種噪音於2012年3月在SSE X-Y平面分佈圖及其差分能量通量數值外形(日期 : 2012年12月15日至12月17日)	29
圖3.3-16 三種噪音於2012年在SSE坐標軌道三視分佈圖	30
圖4.1-1 三種噪音於2012年在SSE X-Y平面分佈圖	32
圖5.1-1 由NOAA網站取得太陽質子事件的發生時間與結束時間步驟示意圖	36
圖5.1-2 由NOAA網站取得太陽質子事件的發生時間與結束時間資料	36
圖5.2-1第12能量頻道之離子差分能量通量圖，虛線為事件的開始與結束時間	38
圖5.2-2 y軸以對數尺度繪製之第12能量頻道離子差分能量通量圖，紅框處為觀察到的疊合狀噪音	38
圖5.2-3 使用中位數法過濾後的第12能量頻道之離子差分能量通量圖	39
圖5.2-4 第2能量頻道之離子差分能量通量圖，資料中出現Block-type、Mountain-type與Needle-type，虛線為事件的開始與結束時間	40
圖5.2-5 過濾後的第2能量頻道之離子通量圖，Block-type與Mountain-type使用SAVGOL進行過濾，Needle-type使用中位數法進行過濾	40
圖5.2-6 2013年5月22日事件第1能量頻道資料噪音過濾前後圖。左圖: 過濾前; 右圖:過濾後	41
圖5.2-7 2013年5月22日事件第2能量頻道資料噪音過濾前後圖。左圖: 過濾前; 右圖:過濾後	41
圖5.2-8 2013年5月22日事件第3能量頻道資料噪音過濾前後圖。左圖: 過濾前; 右圖:過濾後	42
圖5.2-9 2013年5月22日事件第4能量頻道資料噪音過濾前後圖。左圖: 過濾前; 右圖:過濾後	42
圖5.2-10 2013年5月22日事件第5能量頻道資料噪音過濾前後圖。左圖: 過濾前; 右圖:過濾後	43
圖5.2-11 2013年5月22日事件第6能量頻道資料噪音過濾前後圖。左圖: 過濾前; 右圖:過濾後	43
圖5.2-12 2013年5月22日事件第7能量頻道資料噪音過濾前後圖。左圖: 過濾前; 右圖:過濾後	44
圖5.2-13 2013年5月22日事件第8能量頻道資料噪音過濾前後圖。左圖: 過濾前; 右圖:過濾後	44
圖5.2-14 2013年5月22日事件第9能量頻道資料噪音過濾前後圖。左圖: 過濾前; 右圖:過濾後	45
圖5.2-15 2013年5月22日事件第10能量頻道資料噪音過濾前後圖。左圖: 過濾前; 右圖:過濾後	45
圖5.2-16 2013年5月22日事件第11能量頻道資料噪音過濾前後圖。左圖: 過濾前; 右圖:過濾後	46
圖5.2-17 2013年5月22日事件第12能量頻道資料噪音過濾前後圖。左圖: 過濾前; 右圖:過濾後	46
圖6.1-1以2015年6月21日開始的事件為例繪製之能譜圖	49
圖6.1-2 2012年1月23日開始的事件發生前及發生後峰值能譜圖	50
圖6.1-3 2012年1月27日開始的事件發生前及發生後峰值能譜圖	50
圖6.1-4 2012年3月7日開始的事件發生前及發生後峰值能譜圖	51
圖6.1-5 2012年3月13日開始的事件發生前及發生後峰值能譜圖	51
圖6.1-6 2012年7月17日開始的事件發生前及發生後峰值能譜圖	52
圖6.1-7 2012年4月11日開始的事件發生前及發生後峰值能譜圖	52
圖6.1-8 2013年5月22日開始的事件發生前及發生後峰值能譜圖	53
圖6.1-9 2014年1月6日開始的事件發生前及發生後峰值能譜圖	53
圖6.1-10 2014年9月11日開始的事件發生前及發生後峰值能譜圖	54
圖6.1-11 2015年6月21日開始的事件發生前及發生後峰值能譜圖	54
圖6.1-12 2017年9月5日開始的事件發生前及發生後峰值能譜圖	55
圖6.1-13 2017年9月10日開始的事件發生前及發生後峰值能譜圖	55
圖6.1-14 12個太陽質子事件期間的能譜圖	56
圖6.1-15 12個事件發生前平靜期期間的能譜圖	57
圖6.1-16 以4種條件分類的12個太陽質子事件期間能譜圖	58
圖6.1-17 以4種條件分類的12個事件平靜期期間能譜圖	58
圖6.2-1 以2012年1月27日開始的事件為例繪製之峰值時間差圖	60
圖6.2-2 在圖6.2-1之峰值時間差圖中，加上GOES觀測定義事件強度最大值的發生時間	60
圖6.2-3 2012年1月23日開始的事件峰值時間差圖	61
圖6.2-4 2012年1月27日開始的事件峰值時間差圖	61
圖6.2-5 2012年3月7日開始的事件峰值時間差圖	62
圖6.2-6 2012年3月13日開始的事件峰值時間差圖	62
圖6.2-7 2012年7月17日開始的事件峰值時間差圖	63
圖6.2-8 2013年4月11日開始的事件峰值時間差圖	63
圖6.2-9 2013年5月22日開始的事件峰值時間差圖	64
圖6.2-10 2014年1月6日開始的事件峰值時間差圖	64
圖6.2-11 2014年9月11日開始的事件峰值時間差圖	65
圖6.2-12 2015年6月21日開始的事件峰值時間差圖	65
圖6.2-13 2017年9月5日開始的事件峰值時間差圖	66
圖6.2-14 2017年9月10日開始的事件峰值時間差圖	66
圖7.1-1 12個事件期間的能譜圖，於第3與第12的能量頻道上有變化	69
圖7.1-2 對12個事件使用Gradual、Impulsive進行分類之頻譜圖。上圖：Gradual; 下圖：Impulsive.	71
圖7.1-3 峰值時間差圖，多數事件於第六頻道（151,000 eV）有時間偏移現象	72
圖7.1-4衛星位置位於艏震波邊界內的3個事件，2012年3月7日的事件在磁層中	73

表2.2-1固態望遠鏡於ARTEMIS-P1上的能量頻道編號及對應之能量範圍	11
表3.2-1 GOES衛星定義2012年太陽質子事件的發生時刻與強度	20
表4.1-1紀錄2012年三種噪音的: 分佈位置、離月球表面距離、分佈特徵	32
表5.1-1計算不考慮環境因素，帶有與SST儀器上相同能量的粒子於2013年5月22日之太陽質子事件發生時，粒子於GOES與ARTEMIS-P1的距離，所接收的時間差(單位: 秒)	35
表6.1-1 2012年至2017年中，12個pfu值大於100的太陽質子事件資料	48
表6.2-1峰值時間差圖與紀錄GOES定義的最大值時間位於圖中時間軸的前或後	67
表7.1-1 4個於第12能量頻道（3,982,500 eV）呈現下降趨勢的事件	70

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