臺灣博碩士論文加值系統

本研究針對太陽質子事件的環境影響尤其是內部輻射帶並且以范艾倫探測器的觀察進行分析的。選擇范艾倫輻射帶運行期間發生的太陽質子事件為2013年至2015年，並且使用相對質子光譜儀分析這些事件所被觀測的質子微分通量。分析結果顯示，當太陽質子事件發生時，質子微分通量增加，這些增加的開始時間早於GOES 13觀測所定義的太陽質子事件的開始時間、內部輻射帶也發現具有明顯差異，事件發生前的擴張、發現質子微分通量的值隨著內部輻射帶中L殼增加而線性減小。本研究的結果可以應用於內部輻射帶附近進行高能粒子任務的早期預警。

In this study, the environmental impact from the solar proton events, specifically on the inner radiation belt, are analyzed based on observations by the Van Allen Probe. The solar proton events occurred from 2013 to 2015 are selected and data of proton recorded by Relativistic Proton Spectrometer at these event times are analyzed. The analyzed results show that the proton differential fluxes increases when solar proton events occurred, and the onset time of these increases are earlier than the onset time of solar proton events defined by observations from GOES 13. The inner radiation belt is also found to have distinct expansion before the event occurred. The values of the differential fluxes are also found to decrease linearly as the L-shell increases in the inner radiation belt. Results of this study can be applied to early warning of energetic particles space missions performed near the inner radiation belt.

目錄
目錄 iii
圖目錄 v
表目錄 xiv
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范艾倫輻射帶(Van Allen Radiation Belt) 6
1.4太陽質子事件介紹(Solar Proton Events) 7
第二章研究方法 8
2.1事件選擇 8
2.2數據來源和數據分析軟體 9
第三章 范艾倫探測器(Van Allen Probes) 11
3.1任務介紹 11
3.2 范艾倫探測器(Van Allen Probes) 12
3.2.1探測器上的儀器能量範圍 12
3.3相對質子光譜儀(Relativistic Proton Spectrometer, RPS) 14
第四章 以范艾倫探測器觀測數據分析太陽質子事件 15
4.1 RBSP在太陽質子事件開始發生時間的位置 15
4.2 以范艾倫探測器觀測質子微分通量定義太陽質子事件 17
4.3質子微分通量觀測與太陽風質子密度比較 37
4.3.1當太陽質子事件期間有磁暴發生情況 57
4.4不同L 殼觀測之質子微分通量分析 59
4.5結果分析 64
第五章 結論 67
參考文獻 68
附錄一 72
附錄二 73

圖目錄
圖1.2-1 根據SAMPEX 12年的觀測建立輻射帶模型 4
圖1.3-1范艾倫輻射帶 6
圖2.2-1 RBSP公開數據下載的網站頁面 10
圖2.2-2 Autoplot數據匯出選擇參數介面 10
圖2.2-3范艾倫探測器官方線上繪圖網站 10
圖3.2.1-1范艾倫探測器 13
圖3.3-1范艾倫探測器上的相對質子光譜儀 14
圖4.1-1 2013年5月22日事件之RBSP的軌道位置 15
圖4.1-2 2014年1月6日事件之RBSP的軌道位置 15
圖4.1-3 2015年6月21日事件之RBSP的軌道位置 16
圖4.1-4 2013年4月11日RBSP事件之的軌道位置 16
圖4.1-5 2013年9月30日事件之RBSP的軌道位置 16
圖4.1-6 2014年9月11日事件之RBSP的軌道位置 16
圖4.2-1 2013年5月22日事件開始日之質子微分通量隨時間變化 19
圖4.2-2 2013年5月22日事件開始日之質子微分通量隨時間變化 19
圖4.2-3 2013年5月24日事件結束日之質子微分通量隨時間變化 19
圖4.2-4 2013年5月24日事件結束日之質子微分通量隨時間變化 19
圖4.2-5 2013年5月22日事件開始日之質子微分通量隨時間變化 20
圖4.2-6 2013年5月22日事件開始日之質子微分通量隨時間變化 20
圖4.2-7 2013年5月24日事件結束日之質子微分通量隨時間變化 20
圖4.2-8 2013年5月24日事件結束日之質子微分通量隨時間變化 20
圖4.2-9 2014年1月6日事件開始日之質子微分通量隨時間變化 21
圖4.2-10 2014年1月6日事件開始日之質子微分通量隨時間變化 21
圖4.2-11 2014年1月10日事件結束日之質子微分通量隨時間變化 21
圖4.2-12 2014年1月10日事件結束日之質子微分通量隨時間變化 21
圖4.2-13 2014年1月6日事件開始日之質子微分通量隨時間變化 22
圖4.2-14 2014年1月6日事件開始日之質子微分通量隨時間變化 22
圖4.2-15 2014年1月10日事件結束日之質子微分通量隨時間變化 22
圖4.2-16 2014年1月10日事件結束日之質子微分通量隨時間變化 22
圖4.2-17 2015年6月21日事件開始日之質子微分通量隨時間變化 23
圖4.2-18 2015年6月21日事件開始日之質子微分通量隨時間變化 23
圖4.2-19 2015年6月23日事件開始日之質子微分通量隨時間變化 23
圖4.2-20 2015年6月23日事件開始日之質子微分通量隨時間變化 23
圖4.2-21 2015年6月21日事件結束日之質子微分通量隨時間變化 24
圖4.2-22 2015年6月21日事件結束日之質子微分通量隨時間變化 24
圖4.2-23 2015年6月23日事件結束日之質子微分通量隨時間變化 24
圖4.2-24 2015年6月23日事件結束日之質子微分通量隨時間變化 24
圖4.2-25 2013年4月11日事件開始結束日之質子微分通量隨時間變化 25
圖4.2-26 2013年4月11日事件開始結束日之質子微分通量隨時間變化 25
圖4.2-27 2013年4月11日事件開始結束日之質子微分通量隨時間變化 25
圖4.2-28 2013年4月11日事件開始結束日之質子微分通量隨時間變化 25
圖4.2-29 2013年9月30日事件開始結束日之質子微分通量隨時間變化 26
圖4.2-30 2013年9月30日事件開始結束日之質子微分通量隨時間變化 26
圖4.2-31 2013年9月30日事件開始結束日之質子微分通量隨時間變化 26
圖4.2-32 2013年9月30日事件開始結束日之質子微分通量隨時間變化 26
圖4.2-33 2014年9月11日開始日之質子微分通量隨時間變化 27
圖4.2-34 2014年9月11日事件開始日之質子微分通量隨時間變化 27
圖4.2-35 2014年9月13日事件結束日之質子微分通量隨時間變化 27
圖4.2-36 2014年9月13日事件結束日之質子微分通量隨時間變化 27
圖4.2-37 2014年9月11日事件開始日之質子微分通量隨時間變化 28
圖4.2-38 2014年9月11日事件開始日之質子微分通量隨時間變化 28
圖4.2-39 2014年9月13日事件結束日之質子微分通量隨時間變化 28
圖4.2-40 2014年9月13日事件結束日之質子微分通量隨時間變化 28
圖4.2-41 2013年5月22日黑線為58MeV 事件開始時間(13:45UTC)紅線為1325MeV的開始時間(13:55UTC) 29
圖4.2-42 2013年5月24日黑線為58MeV事件結束時間(00:15UTC)紅線為1325MeV的結束時間(01:10UTC) 29
圖4.2-43 2013年5月22日黑線為58MeV事件開始時間(12:40UTC)紅線為1325MeV太陽質子事件開始時間(13:15UTC) 29
圖4.2-44 2013年5月24日黑線為58MeV事件結束時間(02:20UTC)紅線為1325MeV結束時間(02:55UTC) 30
圖4.2-45 2014年1月6日黑線為58MeV事件開始時間(06:45UTC)紅線為 1325MeV事件開始時間(08:10UTC) 30
圖4.2-46 2014年1月10日黑線為58MeV事件結束時間(02:05UTC)紅線為1325MeV事件結束時間(08:10UTC) 30
圖4.2-47 2014年1月6日黑線為58MeV事件開始時間(08:35UTC)紅線為1325MeV事件開始時間(10:45UTC) 31
圖4.2-48 2014年1月10日黑線為58MeV事件結束開始(01:20UTC)紅線為1325MeV結束時間(01:15UTC) 31
圖4.2-49 2015年6月21日黑線為58MeV事件開始時間(19:20UTC)紅線為1325MeV事件開始時間(20:50UTC) 31
圖4.2-50 2015年6月23日黑線為58MeV事件結束時間(00:40UTC)紅線為1325MeV事件結束時間(00:50UTC) 32
圖4.2-51 2015年6月21日黑線為58MeV事件開始時間(20:10UTC)紅線為1325MeV事件開始時間(20:55UTC) 32
圖4.2-52 2015年6月23日黑線為58MeV事件結束時間(01:45UTC)紅線為1325MeV事件結束時間(00:55UTC) 32
圖4.2-53 2013年4月11日黑線為58MeV事件開始時間(10:20UTC)紅線為1325MeV事件開始時間(10:25UTC) 33
圖4.2-54 2013年4月11日黑線為58MeV事件結束時間(17:30UTC)紅線為1325MeV事件結束時間(17:55UTC) 33
圖4.2-55 2013年4月11日黑線為58MeV事件開始時間(08:40UTC)紅線為1325MeV太陽質子事件開始時間(09:25UTC) 33
圖4.2-56 2013年4月11日黑線為58MeV事件結束時間(16:55UTC)紅線為1325MeV事件結束時間(17:10UTC) 34
圖4.2-57 2013年9月30日黑線為58MeV事件開始時間(03:40UTC)紅線為1325MeV太陽質子事件開始時間(04:05UTC) 34
圖4.2-58 2013年9月30日黑線為58MeV事件結束時間(19:30UTC)紅線為1325MeV事件結束時間(19:45UTC) 34
圖4.2-59 2013年9月30日黑線為58MeV 事件開始時間(03:55UTC)紅線為1325MeV太陽子事件開始時間(04:25UTC) 35
圖4.2-60 2013年9月30日黑線為58MeV事件結束時間(16:25UTC)紅線為1325MeV事件結束時間(16:15UTC) 35
圖4.2-61 2014年9月11日黑線為58MeV事件開始時間(01:00UTC)紅線為1325MeV事件開始時間(00:55UTC) 35
圖4.2-62 2014年9月13日黑線為58MeV事件結束時間(14:20UTC)紅線為1325MeV事件結束時間(11:50UTC) 36
圖4.2-63 2014年9月11日黑線58MeV事件開始時間(03:55UTC)紅線為1325MeV事件開始時間(04:25UTC) 36
圖4.2-64 2014年9月13日黑線58MeV事件結束時間(16:25UTC)紅線為1325MeV事件結束時間(16:15UTC) 36
圖4.3-1 2013年5月事件(上) RBSP-A (中) RBSP-B：x軸為時間、y軸為能量(MeV)、顏色標示為微分通量(下) y軸為OMNI觀測太陽風質子密度 37
圖4.3-2 2014年1月事件(上)RBSP-A(中)RBSP-B：x軸為時間y軸為能量(MeV)、顏色標示為微分通量(下)y軸為OMNI觀測太陽風質子密度 38
圖4.3-3 2014年1月事件(上)RBSP-A(中)RBSP-B：x軸為時間、y軸為能量(MeV)、顏色標示為微分通量(下)y軸為OMNI觀測太陽風質子密度 38
圖4.3-4 2015年5月事件(上)RBSP-A(中)RBSP-B：x軸為時間、y軸為能量(MeV)、顏色標示為微分通量(下)y軸為OMNI觀測太陽風質子密度 39
圖4.3-5 2013年5月22日RBSP-A (上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 39
圖4.3-6 2013年5月23日RBSP-A(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 40
圖4.3-7 2013年5月24日RBSP-A(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 40
圖4.3-8 2013年5月22日RBSP-B(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 41
圖4.3-9 2013年5月23日RBSP-B(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 41
圖4.3-10 2013年5月24日RBSP-B(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 42
圖4.3-11 2014年1月6日RBSP-A(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 42
圖4.3-12 2014年1月7日RBSP-A(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 43
圖4.3-13 2014年1月8日RBSP-A(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 43
圖4.3-14 2014年1月9日RBSP-A(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 44
圖4.3-15 2014年1月10日RBSP-A(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 44
圖4.3-16 2014年1月6日RBSP-B(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 45
圖4.3-17 2014年1月7日RBSP-B(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 45
圖4.3-18 2014年1月8日 RBSP-B(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 46
圖4.3-19 2014年1月9日RBSP-B(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 46
圖4.3-20 2014年1月10日RBSP-B(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 47
圖4.3-21 2015年6月21日RBSP-A(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 47
圖4.3-22 2015年6月22日RBSP-A(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 48
圖4.3-23 2015年6月23日RBSP-A(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 48
圖4.3-24 2015年6月21日RBSP-B(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 49
圖4.3-25 2015年6月22日RBSP-B(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 49
圖4.3-26 2015年6月23日RBSP-B(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 50
圖4.3-27 2013年4月事件(上)RBSP-A(中)RBSP-B：x軸為時間、y軸為能量(MeV)、顏色標示為微分通量(下)y軸為OMNI觀測太陽風質子密度 50
圖4.3-28 2013年9月事件(上)RBSP-A(中)RBSP-B：x軸為時間、y軸為能量(MeV)、顏色標示為微分通量(下)y軸為OMNI觀測太陽風質子密度 51
圖4.3-29 2014年9月事件(上)RBSP-A(中)RBSP-B：x軸為時間、y軸為能量(MeV)、顏色標示為微分通量(下)y軸為OMNI觀測太陽風質子密度 51
圖4.3-30 2013年4月11日RBSP-A(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 52
圖4.3-31 2013年4月11日RBSP-B(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 52
圖4.3-32 2013年9月30日RBSP-A(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 53
圖4.3-33 2013年9月30日RBSP-B(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 53
圖4.3-34 2014年9月11日RBSP-A(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 54
圖4.3-35 2014年9月12日RBSP-A(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 54
圖4.3-36 2014年9月13日RBSP-A(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 55
圖4.3-37 2014年9月11日RBSP-B(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 55
圖4.3-38 2014年9月12日RBSP-B(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 56
圖4.3-39 2014年9月13日RBSP-B(上)質子微分通量隨時間變化(下)運行位置隨時間變化 56
圖4.3.1-1 2015年6月事件(上)RBSP-A(中)RBSP-B：x軸為時間、y軸為能量(MeV)、顏色標示為微分通量(下)地磁指數 58
圖4.3.1-2以RBSP所量測值質子微分通量和L殼(y軸)及時間(x軸)的關係 58
圖4.4-1 2013年5月事件期間質子微分通量與L殼之關係 59
圖4.4-2 2013年5月事件前的安靜期事件期間質子微分通量與L殼之關係 60
圖4.4-3 2014年1月事件期間質子微分通量與L殼之關係 60
圖4.4-4 2014年1月事件前的安靜期事件期間質子微分通量與L殼之關係 60
圖4.4-5 2015年6月事件期間質子微分通量與L殼之關係 61
圖4.4-6 2015年6月事件前的安靜期事件期間質子微分通量與L殼之關係 61
圖4.4-7 2013年4月事件期間質子微分通量與L殼之關係 61
圖4.4-8 2013年4月事件前的安靜期事件期間質子微分通量與L殼之關係 62
圖4.4-9 2013年9月事件期間質子微分通量與L殼之關係 62
圖4.4-10 2013年9月事件前的安靜期事件期間質子微分通量與L殼之關係 62
圖4.4-11 2014年9月事件期間質子微分通量與L殼之關係 63
圖4.4-12 2014年9月事件前的安靜期事件期間質子微分通量與L殼之關係 63

表目錄
表2.1.1 2013年至2015年強度最大之太陽質子事件開始時間、質子通量最大值發生時間、質子通量、年份 (由左至右) 9
表2.1.2 2013年、2014年強度較小之太陽質子事件開始時間、質子通量最大值發生時間、質子通量、年份 (由左至右) 9
表4.2.1 RBSP-A觀測三年太陽質子事件的開始與結束 18
表4.2.2 RBSP-B觀測三年的太陽質子事件開始與結束 18
表4.5.1 RBSP與GOES 13比較發生時間 65
表4.5.2 RBSP與GOES 13的L value 66

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