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。

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 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

[1]	Mishev, A. L. (2014). Computation of radiation environment during ground level enhancements 65, 69 and 70 at equatorial region and flight altitudes. Advances in Space Research, 54(3), 528-535. doi:10.1016/j.asr.2013.10.010
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