系統識別號 | U0002-1906202111475100 |
---|---|
DOI | 10.6846/TKU.2021.00462 |
論文名稱(中文) | 太陽質子事件對內輻射帶質子通量的時空分佈影響:范艾倫探測器觀測分析 |
論文名稱(英文) | Effects on Spatial and Temporal Distributions of Energetic Proton Fluxes in the Inner Radiation Belt during Solar Proton Events: Analysis from Van Allen Probe Observations |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 航空太空工程學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Aerospace Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 109 |
學期 | 2 |
出版年 | 110 |
研究生(中文) | 黃梆碩 |
研究生(英文) | Pong Shek Wong |
學號 | 608436019 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2021-06-15 |
論文頁數 | 119頁 |
口試委員 |
指導教授
-
汪愷悌
委員 - 蕭富元 委員 - 楊雅惠 |
關鍵字(中) |
內輻射帶 太陽質子事件 質子微分通量 地磁風暴 |
關鍵字(英) |
Inner Radiation Belt Solar Proton Events Proton Differential Flux Geomagnetic Storm |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
本研究針對2013年至2017年的發生大於1000粒子通量單位之強太陽質子事件,透過范艾倫探測器衛星任務酬載之相對質子光譜儀觀測資料,對能量高於約60百萬電子伏特之質子於內輻射帶之時空分佈進行研究分析。分析結果顯示,當強太陽質子事件發生時,內輻射帶會有所膨脹,極高能量之質子會更深入內輻射帶,並且往近地處移動。另外,透過分析結果也發現了帶有高能量質子的強太陽質子事件也可能是引發地磁風暴的原因之一。本研究結果可以作為衛星軌道、輻射防護設計的參考。 |
英文摘要 |
In this study, observations of inner radiation belt recorded by Relativistic Proton Spectrometer onboard the Van Allen Probes Mission are adopted to explore the spatial and temporal distributions of protons of energies higher than about 60 megaelectronvolts in the inner radiation belt. The analysis focuses on the periods during large Solar Proton Events with intensities larger than 1000 particle flux unit from the year of 2013 to 2017. The results show that the inner radiation belt could expand and the energetic protons could penetrate deeply toward the Earth when large Solar Proton Events occurred. Moreover, the results also show that large Solar Proton Events may be a contributing factor to induce geomagnetic storms. The results of this study could also be referred for designing of satellite orbits and radiation shielding. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
第 1 章 緒論 1 1.1 背景介紹與研究動機 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 太陽週期(Solar cycle) 5 1.4 太陽質子事件(Solar Proton Event) 7 第 2 章 范艾倫探測器(Van Allen Probes) 8 2.1 探測任務與目的 8 2.2 相對質子光譜儀(Relativistic Proton Spectrometer, RPS) 10 第 3 章 研究方法 11 3.1 太陽質子事件選擇 11 3.2 探測數據與分析工具 16 3.3 探測器軌道 16 第 4 章 范艾倫探測器資料分析 18 4.1 各能量頻道於太陽質子事件發生前後之通量分佈 18 4.1.1 2013年5月太陽質子事件 19 4.1.2 2014年1月太陽質子事件 39 4.1.3 2015年6月太陽質子事件 59 4.1.4 2017年9月太陽質子事件 79 4.2 各能量頻道之每圈微分質子通量峰值對應L 值 89 4.2.1 2013年5月之太陽質子事件 89 4.2.2 2014年1月之太陽質子事件 90 4.2.3 2015年6月之太陽質子事件 91 4.2.4 2017年9月之太陽質子事件 92 4.2.5 討論 92 4.3 準確安靜期 93 4.3.1 地磁風暴(Geomagnetic Storm) 93 4.3.2 Dst指數表 93 4.3.3 準確安靜期之選定 95 4.4 各能量頻道之選定各圈微分質子通量峰值對應L 值 96 4.4.1 2013年5月之太陽質子事件 96 4.4.2 2014年1月之太陽質子事件 97 4.4.3 2015年6月之太陽質子事件 97 4.4.4 2017年9月之主要太陽質子事件 98 4.4.5 2017年9月之次要太陽質子事件 98 第 5 章 討論與結論 99 5.1 事件討論 99 5.2 結論 100 參考文獻 102 附錄一 106 圖目錄 圖 1.1 范艾倫輻射帶與兩台范艾倫探測器示意圖 2 圖 1.2 2020年5月30日SOHO拍攝的太陽表面 6 圖 1.3 2014年1月5日SOHO拍攝的太陽表面 6 圖 2.1 RPS之剖面圖 10 圖 3.1 GOES觀測2013年5月17日太陽質子事件次要事件之粒子通量單位圖 12 圖 3.2 GOES觀測2013年5月23日太陽質子事件主要事件之粒子通量單位圖 13 圖 3.3 GOES觀測2014年1月6日太陽質子事件次要事件之粒子通量單位圖 13 圖 3.4 GOES觀測2014年1月9日太陽質子事件主要事件之粒子通量單位圖 14 圖 3.5 GOES觀測2015年6月18日太陽質子事件次要事件之粒子通量單位圖 14 圖 3.6 GOES觀測2015年6月22日太陽質子事件主要事件之粒子通量單位圖 15 圖 3.7 GOES觀測2017年9月8日太陽質子事件次要事件之粒子通量單位圖 15 圖 3.8 GOES觀測2017年9月11日太陽質子事件主要事件之粒子通量單位圖 16 圖 3.9 兩台范艾倫探測器之GSM座標系軌道圖 17 圖 4.1 2013年5月太陽質子事件之58 MeV頻道 19 圖 4.2 2013年5月太陽質子事件之75 MeV頻道 20 圖 4.3 2013年5月太陽質子事件之90 MeV頻道 21 圖 4.4 2013年5月太陽質子事件之106 MeV頻道 22 圖 4.5 2013年5月太陽質子事件之123 MeV頻道 23 圖 4.6 2013年5月太陽質子事件之143 MeV頻道 24 圖 4.7 2013年5月太陽質子事件之165 MeV頻道 25 圖 4.8 2013年5月太陽質子事件之192 MeV頻道 26 圖 4.9 2013年5月太陽質子事件之224 MeV頻道 27 圖 4.10 2013年5月太陽質子事件之261 MeV頻道 28 圖 4.11 2013年5月太陽質子事件之305 MeV頻道 29 圖 4.12 2013年5月太陽質子事件之356 MeV頻道 30 圖 4.13 2013年5月太陽質子事件之414 MeV頻道 31 圖 4.14 2013年5月太陽質子事件之469 MeV頻道 32 圖 4.15 2013年5月太陽質子事件之529 MeV頻道 33 圖 4.16 2013年5月太陽質子事件之600 MeV頻道 34 圖 4.17 2013年5月太陽質子事件之683 MeV頻道 35 圖 4.18 2013年5月太陽質子事件之787 MeV頻道 36 圖 4.19 2013年5月太陽質子事件之907 MeV頻道 37 圖 4.20 2013年5月太陽質子事件之1325 MeV頻道 38 圖 4.21 2014年1月太陽質子事件之58 MeV頻道 39 圖 4.22 2014年1月太陽質子事件之75 MeV頻道 40 圖 4.23 2014年1月太陽質子事件之90 MeV頻道 41 圖 4.24 2014年1月太陽質子事件之106 MeV頻道 42 圖 4.25 2014年1月太陽質子事件之123 MeV頻道 43 圖 4.26 2014年1月太陽質子事件之143 MeV頻道 44 圖 4.27 2014年1月太陽質子事件之165 MeV頻道 45 圖 4.28 2014年1月太陽質子事件之192 MeV頻道 46 圖 4.29 2014年1月太陽質子事件之224 MeV頻道 47 圖 4.30 2014年1月太陽質子事件之261 MeV頻道 48 圖 4.31 2014年1月太陽質子事件之305 MeV頻道 49 圖 4.32 2014年1月太陽質子事件之356 MeV頻道 50 圖 4.33 2014年1月太陽質子事件之414 MeV頻道 51 圖 4.34 2014年1月太陽質子事件之469 MeV頻道 52 圖 4.35 2014年1月太陽質子事件之529 MeV頻道 53 圖 4.36 2014年1月太陽質子事件之600 MeV頻道 54 圖 4.37 2014年1月太陽質子事件之683 MeV頻道 55 圖 4.38 2014年1月太陽質子事件之787 MeV頻道 56 圖 4.39 2014年1月太陽質子事件之907 MeV頻道 57 圖 4.40 2014年1月太陽質子事件之1325 MeV頻道 58 圖 4.41 2015年6月太陽質子事件之58 MeV頻道 59 圖 4.42 2015年6月太陽質子事件之75 MeV頻道 60 圖 4.43 2015年6月太陽質子事件之90 MeV頻道 61 圖 4.44 2015年6月太陽質子事件之106 MeV頻道 62 圖 4.45 2015年6月太陽質子事件之123 MeV頻道 63 圖 4.46 2015年6月太陽質子事件之143 MeV頻道 64 圖 4.47 2015年6月太陽質子事件之165 MeV頻道 65 圖 4.48 2015年6月太陽質子事件之192 MeV頻道 66 圖 4.49 2015年6月太陽質子事件之224 MeV頻道 67 圖 4.50 2015年6月太陽質子事件之261 MeV頻道 68 圖 4.51 2015年6月太陽質子事件之305 MeV頻道 69 圖 4.52 2015年6月太陽質子事件之356 MeV頻道 70 圖 4.53 2015年6月太陽質子事件之414 MeV頻道 71 圖 4.54 2015年6月太陽質子事件之469 MeV頻道 72 圖 4.55 2015年6月太陽質子事件之529 MeV頻道 73 圖 4.56 2015年6月太陽質子事件之600 MeV頻道 74 圖 4.57 2015年6月太陽質子事件之683 MeV頻道 75 圖 4.58 2015年6月太陽質子事件之787 MeV頻道 76 圖 4.59 2015年6月太陽質子事件之907 MeV頻道 77 圖 4.60 2015年6月太陽質子事件之1325 MeV頻道 78 圖 4.61 2017年9月太陽質子事件之58 MeV頻道 79 圖 4.62 2017年9月太陽質子事件之75 MeV頻道 79 圖 4.63 2017年9月太陽質子事件之90 MeV頻道 80 圖 4.64 2017年9月太陽質子事件之106 MeV頻道 80 圖 4.65 2017年9月太陽質子事件之123 MeV頻道 81 圖 4.66 2017年9月太陽質子事件之143 MeV頻道 81 圖 4.67 2017年9月太陽質子事件之165 MeV頻道 82 圖 4.68 2017年9月太陽質子事件之192 MeV頻道 82 圖 4.69 2017年9月太陽質子事件之224 MeV頻道 83 圖 4.70 2017年9月太陽質子事件之261 MeV頻道 83 圖 4.71 2017年9月太陽質子事件之305 MeV頻道 84 圖 4.72 2017年9月太陽質子事件之356 MeV頻道 84 圖 4.73 2017年9月太陽質子事件之414 MeV頻道 85 圖 4.74 2017年9月太陽質子事件之469 MeV頻道 85 圖 4.75 2017年9月太陽質子事件之529 MeV頻道 86 圖 4.76 2017年9月太陽質子事件之600 MeV頻道 86 圖 4.77 2017年9月太陽質子事件之683 MeV頻道 87 圖 4.78 2017年9月太陽質子事件之787 MeV頻道 87 圖 4.79 2017年9月太陽質子事件之907 MeV頻道 88 圖 4.80 2017年9月太陽質子事件之1325 MeV頻道 88 圖 4.81 2013年5月太陽質子事件之各能量頻道之每圈微分質子通量峰值對應L 值 89 圖 4.82 2014年1月太陽質子事件之各能量頻道之每圈微分質子通量峰值對應L 值 90 圖 4.83 2015年6月太陽質子事件之各能量頻道之每圈微分質子通量峰值對應L 值 91 圖 4.84 2017年9月太陽質子事件之各能量頻道之每圈微分質子通量峰值對應L 值 92 圖 4.85 2013年5月太陽質子事件之各能量頻道之選定各圈微分質子通量峰值對應L 值 96 圖 4.86 2014年1月太陽質子事件之各能量頻道之選定各圈微分質子通量峰值對應L 值 97 圖 4.87 2015年6月太陽質子事件之各能量頻道之選定各圈微分質子通量峰值對應L 值 97 圖 4.88 2017年9月主要太陽質子事件之各能量頻道之選定各圈微分質子通量峰值對應L 值 98 圖 4.89 2017年9月次要太陽質子事件之各能量頻道之選定各圈微分質子通量峰值對應L 值 98 表目錄 表 1.1 各文獻研究內輻射帶質子之能量範圍 5 表 2.1 范艾倫探測器之酬載儀器之量測質子能量範圍分佈圖 9 表 3.1 本研究選取之太陽質子事件 12 表 4.1 2013年5月太陽質子事件所選的時間區間之Dst指數 93 表 4.2 2014年1月太陽質子事件所選的時間區間之Dst指數 94 表 4.3 2015年6月太陽質子事件所選的時間區間之Dst指數 94 表 4.4 2017年9月太陽質子事件所選的時間區間之Dst指數 95 |
參考文獻 |
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