利用CT技术由TWINS星座ENA成像重建环电流离子分布

【作者】 马淑英； 颜伟男； 徐良； J.Goldstein； D.J.McComas；

【机构】 武汉大学电子信息学院； 教育部《地球空间环境与大地测量》重点实验室； Southwest Research Institute,6220 Culebra Road,San Antonio,TX 78238-5166,USA；

【摘要】 美国NASA的TWINS是国际上第一个利用在两个交叉的莫尔尼亚轨道上的两颗卫星进行高能中性原子(ENA)广角成像的星座。地球空间中的能量离子与中性地冕氢冷原子之间发生电荷交换反应可以生成ENA。重建作为ENA生成源的离子的多维分布是解释卫星ENA成像数据的具有挑战性的一个难题。本文利用三维CT反演技术,由一次弱磁暴主相期间TWINS星座ENA成像数据,重建作为其生成源的环电流能量离子的空间分布。在所考虑的时间段,两颗卫星位于北极上空,距离地心5 RE以远,在几乎相同的子午面内但地方时相差约12个小时。在进行反演时,假定拟重建的能量离子通量不随投掷角而变,即为各向同性。所用的ENA数据是成像仪12次扫描(相应时间长度16 min)的累加平均,对1-100 keV所有能量的微分通量做累加。反演得到的ENA的离子源有两个分量:一是纬度较低而高度较高的环电流分量,另一是纬度较高而高度较低的极光/亚极光分量。总体来看,环电流分量的主要部分位于子夜至黎明扇区,L值约4至7或更远;亚极光分量主要出现在子夜前扇区。低高度的亚极光分量与DMSP卫星的能量离子当地测量比较一致。本文研究结果表明,利用类似TWINS这样的星座,在多个有利的空间位置进行全天空扫描来测量ENA,那么可以采用CT技术比较合理地重建得到环电流离子通量强度的三维空间分布。更多还原