TEC enhancement due to energetic electrons above Taiwan and the West Pacific
在地磁扰动期间，内辐射带的高能电子可以穿透位于赤道电离层顶侧高度（<1000 km）的漂移壳层的禁区。此前曾发现，正电离层风暴与禁区内~900公里高度处准捕获的30 keV电子的强通量之间存在良好的相关性。在目前的工作中，我们使用统计验证的假设，在赤道电离层顶侧的强电子通量可以在低纬电离层的电离的一个重要来源。高能电子的数据是从极轨卫星获得的，在1999年至2006年的62个强磁暴期间。利用全球电离层垂直电子总含量图确定了电离层对选定风暴的反应。对2004年11月9日的一次大风暴进行的个案研究提供了实验证据，支持高能电子在低纬度正电离层风暴期间产生的巨大电离效应。9个磁暴的统计分析表明，VTEC的增加与强烈的30 keV的电子通量，无论当地的时间和磁暴的相位一致，并共存。我们的结论是，极强的30 keV电子流在顶侧低纬电离层可以贡献约10 - 30 TECU的本地化正电离层暴。
2013-01-11 physics.space-ph
A Significant Sudden Ionospheric Disturbance associated with Gamma-Ray Burst GRB 221009A
我们报告了在地球电离层D区探测到一个显著的电离层扰动，它与2022年10月9日发生的大规模伽马射线暴GRB 221009 A有关。我们使用甚低频（VLF）无线电波作为D区的探测器，确定了北欧上空的扰动--伽马射线暴发射的X射线和伽马射线电离增加的结果。这些观测结果表明，河外伽玛暴可以对地球电离层产生重大影响，并说明地球电离层可以用作巨大的X射线和伽马射线探测器。事实上，这些观测结果可能会为我们了解伽玛射线暴对太阳系内外行星电离层的影响提供见解。
2022-10-27 astro-ph.EP astro-ph.HE physics.space-ph
Searching for seismo-ionospheric earthquakes precursors: Total Electron Content disturbances before 2005-2006 seismic events
在地震孕育期间，经常观察到电离层等离子体密度的显著扰动。这些异常是由岩石圈-大气-电离层相互作用引起的，特别是由地震电场从地表穿透到电离层引起的。地震电场产生电磁EB漂移，改变震中区域和磁共轭区域上的等离子体密度。本文分析了全球定位系统（GPS）的常规观测资料，并利用电离层总电子含量（TEC）揭示了地震的地震-电离层前兆。绘制了2005-2006年M6、D<60 km震波迹象的全球和区域相对TEC扰动图（%），并进行了分析，以确定前兆的一般特征。所获得的结果与最近发表的案例研究调查。
2012-05-02 physics.geo-ph physics.space-ph
Determination of the perturbations in the ionosphere produced by tsunamis through GNSS observations
本文利用永久性 GNSS 台站的 TEC 观测和 VARION 方法检测海啸引发的电离层扰动，并基于真实海啸案例结果提出伊比利亚半岛海啸预警系统集成方案。
2023-03-22 physics.geo-ph physics.space-ph
Preliminary mapping of ionospheric total electron content (TEC) over Ecuador using global positioning system (GPS) data
该研究利用厄瓜多尔14个GPS接收机的伪距数据计算并绘制2022年1月电离层总电子含量（TEC）的彩色地图，揭示其振荡特征及峰值可超100 TECU的规律。
2024-03-27 physics.space-ph
Magnetospheric control of ionospheric TEC perturbations via whistler-mode and ULF waves
利用THEMIS与地面GPS的磁共轭观测，研究证明高纬度dTEC调制由ULF调制的哨声模波诱发的电子沉降驱动，并验证了波谱与TEC扰动的一致性。
2024-09-08 physics.space-ph
Spectral characteristics of ionospheric scintillations of UHF radiosignal near magnetic zenith
本文介绍了伊尔库茨克非相干散射雷达（IISR）在地磁静止和扰动条件下对天鹅座-A辐射源在地球电离层闪烁的观测结果。IISR用于电离层测试的闪烁法确定了菲涅耳频率和功率截止-频谱特征通常与电离层等离子体不规则性的速度和空间频谱有关。我们还使用IGFR磁场模型来描述离散射电源闪烁谱的形状与射电源方向相对于地磁场的关系。观测到的磁天顶S_4指数的增加是由闪烁谱展宽所决定的。我们还评估纬向速度观测到的电离层的不规则性为~10米/秒，假设不规则性出现在高度的F2层最大的电离层。
2017-02-07 physics.ao-ph physics.geo-ph physics.space-ph
Martian M2 peak behavior in the dayside near-terminator ionosphere during interplanetary coronal mass ejections
本研究利用MAVEN的ROSE观测数据，首次探究行星际日冕物质抛射（ICMEs）对火星昼侧近晨昏线电离层M2峰的影响，发现ICMEs期间M2峰抬升4-16 km、峰密度下降，提出垂直压力梯度与电子温度升高是可能成因。
2023-11-05 physics.space-ph
Auroral vortex street formed by the magnetosphere-ionosphere coupling instability
通过进行三维非线性MHD模拟，包括阿尔芬本征模扰动最不稳定的电离层反馈效应，我们再现了极光涡列，往往出现在亚暴开始。我们发现，最初放置的弧分裂，加强，并迅速变形成一个涡列。我们还发现，存在一个临界对流电场的阿尔芬本征模的增长。的涡街被证明是磁层阿尔芬波携带场向电流和电离层密度波驱动的彼得森/霍尔电流之间的耦合的结果。
2014-08-22 physics.plasm-ph physics.space-ph
Exploring Earth's Ionosphere and its effect on low radio frequency observation with the uGMRT and the SKA
地球电离层引入系统效应，限制了无线电干涉仪在低频（$\lesssim 1$ \，GHz）的性能。这些影响变得更加明显的严重地磁活动或观测涉及较长的基线的干涉仪。uGMRT是平方公里阵列（SKA）的探路者，位于赤道电离异常（EIA）的北峰和磁赤道之间。因此，该望远镜更容易受到电离层恶劣条件的影响，是研究电离层的独特射电干涉仪。在这里，我们提出了235 MHz的观测与GMRT，显示了显着的电离层活动在太阳极小期。在这项工作中，我们的特点与GMRT观测到的电离层扰动，并与电离层的研究和观测与其他望远镜，如VLA，MWA和LOFAR位于不同的磁纬度进行比较。我们已经估计了电离层总电子含量（TEC）的梯度在整个GMRT阵列，显示了一个数量级的灵敏度相比，全球导航卫星系统（GNSS）。此外，本文还利用uGMRT、VLA、LOFAR和MWA观测资料估算的电离层特性，预测了SKA 1-MID和SKA 1-LOW对未来低频观测的影响。
2022-11-17 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Magnetosphere-Ionosphere Coupling Through E-region Turbulence: Anomalous Conductivities and Frictional Heating
使用基于层流模型的电离层电导的全球磁层MHD代码系统性地高估了风暴期间跨极冠电位，高达两倍。在这些时候，强DC电场穿透到E区域并驱动产生湍流的等离子体不稳定性。这种等离子体密度湍流诱导非线性电流，而相关的静电场波动导致强烈的异常电子加热。这两种效应都会增加全球电离层电导。本文根据本文提出的非线性流理论，导出了描述湍流传导率的修正因子，并计算了湍流摩擦加热率。估计表明，在强磁暴期间，包含异常电导率可以使总彼得森电导增加一倍。这可能有助于解释现有的MHD代码的跨极冠电位的高估。本文提出的湍流传导率和摩擦加热应包括在为空间天气预测建模而开发的全球磁层代码中。
2011-03-15 physics.space-ph
Contribution of solar hydrogen Lyα line emission in total ionization rate in ionospheric D-region during the maximum of solar X-flare
太阳Lyα线辐射可以被认为是在未扰动条件下70 km以上高度电离层D区电离过程的主要来源。然而，其它能量域的大的突然辐射冲击也能显著影响电离率，本文研究了电离层受到太阳X耀斑扰动时Ly α辐射对电离率的贡献。我们给出了相关的解析表达式，并进行计算和数值模拟低电离层使用的数据收集的VLF接收机位于塞尔维亚的VLF无线电信号发射的DHO在德国。
2017-05-22 astro-ph.SR physics.space-ph
Ionospheric current system accompanied by auroral vortex streets
高分辨率光学测量表明，在亚暴开始时，极光会突然变亮，并从弧形结构变形为涡列结构。为了理解极光涡旋街的形成，用磁流体动力学模拟方法研究了电离层反射的Alfv $\acute{\rm e}$ n波的不稳定性。我们以前的工作报告说，一个最初放置的电弧加剧，分裂，并在几分钟内变形成一个涡列，和主要的关键是对流电场的增强。这项研究阐述了在所谓的考林极化背景下与涡街有关的电离层水平电流的物理学。一个分量是由Alfv $\acute{\rm e}$ n波扰动的电场引起的，另一个分量是由电离层中扰动的电子密度（或极化）引起的。有人发现，当一个涡街的发展，向上/向下的对电流在其领先/落后的两侧平衡与霍尔电流的西极化分量，它产生了一个东扰分量的彼得森电流。研究还发现，霍尔电流的扰动分量和彼得森电流的极化分量都指向赤道，穿透对电流之间。
2016-03-30 physics.space-ph
Dayside magnetospheric and ionospheric responses to a foreshock transient on June 25, 2008: 2. 2-D evolution based on dayside auroral imaging
前震区涉及局部和瞬态结构，如前震腔和热流异常，由于太阳风弓激波相互作用，和前震瞬变已被证明会导致磁层和电离层的响应。在本文中，前震瞬变和磁层电离层系统之间的相互作用进行了研究，利用昼侧极光成像仪揭示结构和传播比以前更详细。2008年6月25日，THEMIS-B和C在1535-1545 UT期间检测到前震瞬变。THEMIS-A、D和E观测到磁层顶压缩、冷等离子体增强和昼侧磁层中的超低频波。南极的全天空成像仪观测到，在这一前震瞬变现象出现后不久，扩散极光和离散极光都在局部变亮。扩散极光增亮对应于赤道面GSM-Y中几个Re大小的区域，以约100 km/s的平均速率向黄昏传播。扩散极光变亮后不久，离散极光也变亮并向黄昏方向延伸，这与前震瞬变在撞击磁层顶时扫过磁鞘的运动相一致。磁力计测量的等效水平电流揭示了一对场向电流（FACs）向黄昏移动，与离散极光模式的运动一致。我们的结论是，高分辨率和二维观测极光响应的地面ASI可以帮助估计上游前震瞬变的演变和传播及其对磁层-电离层耦合系统的重大影响，包括磁层压缩和电离层电流。
2018-03-27 physics.space-ph
Cold ionospheric ions in the magnetosphere
起源于电离层的冷离子是磁层等离子体的主要来源。这些离子在磁层的大部分体积中，大多数时间都占主导地位。这会影响大尺度物理学，包括等离子体温度和压力（以及不稳定性阈值）和阿尔文速度（以及波的能量传输和磁重联率）。这也影响到小尺度的动力学等离子体物理，包括波的产生和重联的霍尔物理。从电离层逃逸的离子也代表了地球质量外流的重要部分。
2021-12-14 physics.space-ph
On magnetized Rossby wave dynamics in the earth's ionosphere
基于浅水模型研究电离层 D、E、F 层中磁化 Rossby 波的非线性传播，揭示 Hall 与 Pedersen 电导率对位涡守恒及新型非线性项的影响。
2023-07-16 physics.ao-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
High-altitude signatures of ionospheric density depletions caused by field-aligned currents
我们提出了集群测量的大电场与强烈的向下场向电流，并表明，数据可以复制由电流引起的电离层等离子体耗尽的一个简单的模型。在考虑这两个空间区域之间的映射时，这种磁层-电离层相互作用可能很重要。
2007-04-12 physics.plasm-ph physics.space-ph
Unseasonal super ionospheric plasma bubble and scintillations seeded by the 2022 Tonga Volcano Eruption related perturbations
匈牙利-汤加火山于2022年1月15日04：14：45 UT爆发，产生了全球传播的各种波，干扰了背景大气和电离层。与扰动波的到来相一致，在日落后的几个小时在东亚/东南亚地区连续产生了几个赤道等离子体泡（EPBs），其中最大的延伸到中纬度。这些EPB在中低纬度地区引起强烈的L波段振幅振荡，信号衰落深度高达~16 dB。考虑到东亚/东南亚地区在本季节发生的EPBs非常罕见，以及背景电离层的显著调制，我们认为火山爆发引发的扰动波触发了非季节性超级EPBs的产生。与2022年汤加火山爆发的电离层扰动传播的一致，通过东亚/东南亚经度部门接近日落，调制赤道F区底侧等离子体密度，并作为播种源产生的非季节性超级气泡。我们的研究结果暗示，火山爆发可能会间接影响一万多公里以外地区的卫星通信链路。
2022-06-04 physics.space-ph
Conductance Model for Extreme Events : Impact of Auroral Conductance on Space Weather Forecasts
电离层电导是调节通过电离层的磁层场向电流（如霍尔电流和佩德森电流）闭合的关键因素。尽管它在磁层-电离层耦合的预测研究中的重要性，极光区电离层电导的估计是不稳定的，在大多数全球第一性原理为基础的模型。在估算极光电导时的这种不精确性妨碍了我们对极端空间天气事件期间磁层-电离层系统的理解和预测能力。在这篇文章中，我们解决这个问题，与极端事件的先进的电导模型（CCENTRAL）的发展，估计极光电导从现场对齐的电流值。已使用非线性回归对同化地图一年的一分钟分辨率输出进行了开发，特别是包括太阳风-磁层-电离层系统的极端驱动时间。该模型还包括利用额外调整来改善极光卵以增强极光电导的规定。已将电离层模型纳入空间天气建模框架的雷德利电离层模型，用于空间天气模拟。本文通过对六个空间天气事件的验证过程，比较了CCED与RIM中现有电导模型的性能。性能分析表明，电离层对地面空间天气预报的反馈总体上有所改善。具体而言，该模型能够改善影响模拟dB/dt和ΔB的电离层电流的预测，从而显著改善dB/dt预测技能。
2020-08-27 astro-ph.EP physics.space-ph
Numerical Simulations Of The Effect Of Localised Ionospheric Perturbations On Subionospheric VLF Propagation
电离层D区电子密度和温度的变化敏感地表现为在扰动区域下方传播的亚电离层甚低频（VLF）信号的幅度和相位的变化。D区的扰动（无论是电子密度还是温度）会对在地球-电离层波导中传播的甚低频波造成显著的散射，导致甚低频波的振幅和相位发生可测量的变化。我们分析了2008 - 2009年期间在贝尔格莱德站的亚电离层VLF信号（DHO/23.4 kHz，德国; GQD/22.1 kHz，英国; NAA/24.0 kHz，美国和ICV/20.9 kHz，意大利）的闪电诱导电子沉淀（LEP）事件。
2014-05-15 astro-ph.EP physics.space-ph
Two Plasma Sources of Dayside Martian Magnetosphere: Pick-up Ions -- Ionosphere Interaction
火星昼侧磁层是位于磁鞘和电离层之间的一层薄磁层，通常磁场增强，行星离子被加热。火星大气和挥发物演变任务航天器首次提供了高时间和空间分辨率测量数据，从而能够研究该区域的结构。这个区域有几个名字，包括边界层、等离子地幔和磁层。该区域的外边界被称为磁层顶、电离层顶、离子成分边界和堆积边界（见Espley，2018）。我们分析了火星昼侧磁鞘流和电离层之间的层中等离子体的性质和种群。考虑了太阳天顶角（SZA）在40°和日下点之间的区域。结果表明，在磁鞘中形成了磁层顶与电离层之间的区域，其中充满了加热的稀释电离层离子和重拾取离子。因此，我们发现这一加热电离层离子区与另一个磁鞘起源的重离子分量是共位的。由于两个原因，该磁鞘成分没有被识别。第一个是第二个部分在能量-时间谱图上看起来像是加热电离层部分的高能尾部。二是电离层中高能离子的观测量减少，导致静态能质分析仪的能量范围缩短。磁鞘离子成分是昼侧磁层形成的重要因素，也是高层电离层和大气的能量来源。
2019-09-16 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Whistler wave propagation through the ionosphere of Venus
本文研究了在不同电离层条件下，发生在云层高度的假想金星闪电所产生的哨声波的衰减。我们使用斯坦福全波方法（FWM）分层介质的\cite{Lehtinen2008/JGR}模型波传播通过电离层的金星。该方法计算平面分层介质（即在水平方向上均匀）中任意源产生的电磁场。我们看到电子密度中空穴的存在和太阳风引起的磁场位形对电磁波在金星电离层中的传播起着重要的作用。
2018-04-24 physics.space-ph
Zakharov simulation study of spectral features of on-demand Langmuir turbulence in an inhomogeneous plasma
我们已经进行了一个模拟研究的朗缪尔湍流在地球的电离层的Zakharov模型与相关参数的F层。该模型包括耗散项模型碰撞和朗道阻尼的电子和离子，和线性密度分布，它模拟电离层等离子体的不均匀性，其长度尺度是10- 100公里的顺序。注入到系统中的能量是由Zakharov方程中的一个恒定的源项。朗缪尔湍流是在受控电离层改造实验中“按需”激发的，其中能量是由注入头顶电离层等离子体的高频无线电波束提供的。可以用雷达和地面接收器记录的二次辐射的形式来研究随之而来的湍流。我们已经分析了不同的参数和不同的高度相对于线性朗缪尔模式的朗缪尔频率等于当地等离子体频率的转折点的湍流的光谱特征。通过参数分析，我们导出了一个简单的标度律，它把湍流频谱的谱宽与电离层的物理参数联系起来。标度律提供了物理参数（温度、电子数密度、电离层长度标度等）与电离层厚度之间的定量关系。和观察到的频谱。这一定律可能有助于解释实验结果。
2007-08-11 physics.space-ph
Planetary wave-like oscillations in the ionosphere retrieved with a longitudinal chain of ionosondes at high northern latitudes
本文研究了中性动力学对高纬电离层的影响。利用北半球高纬度地区的电离层探测仪纵向链（$52\,^{\circ}{\rm}$ - $65\,^{\circ}{\rm}$ N），观测到电离层峰值电子密度空间结构中的行星波状结构。纵向波数S $_{0}$、S $_{1}$和S $_{2}$已从F层的这些变化中提取出来。观测到的波数1和2的波活动与磁活动指数没有任何显着的相关性，这表明这不是主要的驱动因素。此外，运动的S $_{1}$电离层波结构平行的S $_{1}$行星波的风中观测到的中间层低热层来自一个纵向阵列的SuperDARN气象雷达风测量。波结构运动之间的时间延迟将表明间接耦合，与中间层原子氧扰动向电离层的扩散相称。
2018-08-15 physics.space-ph
The Influence of Different Phases of a Solar Flare on Changes in the Total Electron Content in the Earth's Ionosphere
本研究通过联合分析太阳辐射与TEC变化，定量估算了X2.9耀斑各相位的电离层响应，发现EUV晚期相较弱辐射的贡献约为脉冲相TEC增量的三分之一。
2024-07-19 astro-ph.EP physics.space-ph
Effects of Solar Eclipse of March 20, 2015 on the Ionosphere
2015年3月20日日食对不同电离层的影响进行了研究，使用罗马（41.8N，12.5E），Gibilmanna（37.9N，14.0E）和San Vito dei Normanni（40.6N，18.0E）电离层探测仪的垂直电离层探测。在日食期间的临界频率的响应进行了研究，并用于其估计的公式进行了校正，考虑到减少的太阳辐照度。这种效应被建模为太阳遮蔽因子（SOF），并与实验值进行比较。本文还对日食期间的零星E层的出现作了进一步的研究。当电离图分析仅限于日食前3天和日食后3天时，零星E层的出现似乎与日食有关。然而，当考虑到日食事件前后的更长时间时，这种现象就不那么明显了。还测试了区域自适应和同化三维电离层模型的行为，同化等离子体频率分布fp（h）。在这种不寻常的条件下研究模型的行为，可以引入对foE，foF1和foF2公式的修正，提高模型本身的性能。
2021-07-28 physics.geo-ph physics.space-ph
Observations of high definition symmetric quasi-periodic oscillations in the mid-latitude ionosphere with LOFAR
本文利用 LOFAR 宽带观测两起中纬度 QPO 事件，结合延迟-多普勒分析、电离层测高仪数据与高斯相位屏建模，揭示其频率相关特征、E 区传播速度及结构尺度。
2023-12-07 physics.space-ph
Global-MHD Simulations using MagPIE : Impact of Flux Transfer Events on the Ionosphere
本研究开发了双向耦合的磁层-电离层模型 MagPIE，揭示了通量传输事件通过场向电流和涡旋流对电离层形态产生显著影响，并与 SWARM 卫星观测高度吻合。
2023-11-02 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Climatology of Mars Topside Ionosphere during Solar Cycles 24 and 25 using MAVEN Dataset of 2015-2024
本研究利用MAVEN 2015-2024年长期数据首次揭示第24和25太阳活动周期间火星北半球顶部电离层的气候学变化，发现太阳极大期时昼侧和夜侧密度显著增强，并量化了各离子成分的增幅及峰值高度抬升。
2025-07-03 physics.space-ph
Performance of NavIC for studying the ionosphere at an EIA region in India
本文着重介绍了NavIC在印度次大陆地区电离层研究中的性能。该研究使用IIT Incubator一年（2017-18）的数据进行，该位置靠近赤道电离异常（EIA）的北峰。已经观察到，即使没有单独的误差校正，结果也在大多数时间内在GPS VTEC估计周围的IPP的1 \ensuremath{^{\circ}} x 1 \ensuremath{^{\circ}}网格上观察到的NavIC VTEC估计的$\pm20\%$内。此外，还介绍了在同一地点的两次不同磁暴（2017年9月8日和28日）期间以及使用GPS和NavIC覆盖印度次大陆的其他IGS站的电离层响应。该分析揭示了2017年9月磁暴期间TEC的类似变化，表明NavIC适合研究印度次大陆上空的空间天气事件以及电离层研究。
2020-01-09 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Simulation Study of a Positive Ionospheric Storm Phase Observed at Millstone Hill
NRL电离层模式SAMI 2的模拟结果表明，在2004年4月3日开始的磁暴期间，Millstone Hill上空F区的变化主要是由于长期持续的东向电场的影响，正如{ \it Huang et al.} [2005年]。模拟结果表明，与前一个平静日相比，F区电子密度峰值（NmF 2）增加了1/$\approx 2$，高度（hmF 2）升高了1/$\approx 80$ km，F区电子温度降低了1/$\approx 1000$ K。在进一步的模拟中，中性大气和风或电场被它们的安静日对应物所取代，这清楚地表明，电场在产生这些效应方面发挥了主导作用，尽管不是唯一的作用。
2005-12-14 physics.space-ph
Ionospheric HF pump wave triggering of local auroral activation
本文报道了在夜侧极光E区进行的特罗姆瑟HF抽运实验的结果。我们发现有趣的证据表明，修改的电离层磁层耦合，由于强大的HF波束到极光零星E层的影响，可以导致当地的极光活动的加剧。综合多仪器地面观测和IMP 8号和IMP 9号卫星的观测，可以看出与这种极光激活有关的下列特点：特罗姆瑟上空极光弧的改变及其破裂;特罗姆瑟附近水平电流的局部变化;高频泵反射水平以上高度的电子温度和离子速度的增加;动态高频无线电散射多普勒频谱的独特特征;泵诱导电子沉淀;特罗姆瑟上空的亚暴激活。通过激发电离层底部（~100公里）和阿尔芬速度急剧增加的水平（高度可达一个地球半径）之间的湍流阿尔芬边界层来改变电离层-磁层耦合的机制，以及形成局部磁层电流系统的机制也进行了讨论。结果表明，可能触发当地极光激活需要特定的地球物理条件。
2000-05-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
Penetration of ELF Currents and Electromagnetic Fields into the Off-Equatorial E-Region of the Earth's Ionosphere
从理论上和数值上研究了地球电离层赤道外E区（90-120公里）极低频（10赫兹量级）电流和电磁场的产生及其随后向电离层深层的渗透。这些ELF电流和场是由电磁脉冲与位于地球表面上方90公里处的E区下边界处的电磁脉冲相互作用产生的。由于霍尔电导率在90-120公里之间的区域中比佩德森电导率占主导地位，所产生的极低频电流和场的波穿透（典型波长为10公里量级）到高达120公里的较深电离层中，并且穿透在120公里以上变得扩散。在夜间，由于电导率降低而导致的波速增加导致更深的穿透。随着地球磁场与水平方向之间的夹角增大（远离赤道），电流和磁场以更长的波长更深地穿透电离层，水平（东西向）和垂直电流的幅度在边界附近减小，垂直电场急剧减小。沿垂直方向积分的水平（东西）电流与电流分布拟合，该电流分布可以用比其实际高度高出电流分布半宽度的线电流代替，以便计算其辐射。由于磁屏蔽的存在，总东西向电流的最大值（310 Amps）在各种模拟参数下保持不变。
2012-01-25 physics.plasm-ph physics.space-ph
Reassessment of Ionospheric Responses to GRB~221009A: Disentangling Instrumental, Illumination and Geophysical Effects
National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家空间科学中心）；Hainan National Field Science Observation and Research Observatory for Space Weather, National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家空间科学中心海南空间天气野外科学观测研究站）；Haystack Observatory, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院海斯塔克天文台）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Deep Space Exploration Laboratory/School of Earth and Space Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学深空探测实验室/地球与空间科学学院）；Beijing National Observatory of Space Environment, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院地质与地球物理研究所北京空间环境国家野外科学观测研究站）
本文通过扩展数据集重新评估GRB~221009A对电离层的影响，发现没有一致的TEC增强，证明报告的电场异常在特定照明条件下重复出现，并表明EEJ波动在爆发前发生并与日风变化重合，表明GRB引起的电离层响应可完全归因于其他自然地质过程和仪器伪影，从而解决了一个备受关注的争议并澄清了GRB对电离层影响的真实范围。
2026-05-19 physics.space-ph
An Electromagnetic Calculation of Ionospheric Conductance that seems to Override the Field Line Integrated Conductivity
我们推导出一个稳态，碰撞等离子体的电磁解决方案，并将其应用于计算的总电导的垂直分层电离层询问的3D信号与有限的横向波长，我们比较的场线积分电导率，发现显着差异的所有尺度上调查。近似解是从电磁5矩流体方程的精确线性化导出的，并且写下驱动稳态解的积分形式，其表示为与方程组的本征向量/本征值相关联的模态贡献的总和。我们发现的特征向量/特征值的数值和使用它们来论证，只有两个模式能够通过电离层传输能量。用解析函数近似它们的被积函数，得到一个对均匀等离子体有效的解，用两种模式的本征向量/本征值表示。该解决方案可以使用波包概念来理解。传输线理论，然后用于扩展的垂直分层电离层的解决方案的非线性等离子体的解决方案。我们回顾如何传输线理论包含静电理论作为一个特例，并表明我们的解决方案再现静电理论时，本征向量/本征值有正确的属性，这需要他们被人为修改。否则，我们发现短波长，模式混合，和波导纳效应与电离层科学的广泛相关性，并全球建模的太阳-地球系统。由于共振系统可能非常敏感，定量精度可能需要调整，但物理结论似乎是不可避免的，并影响所有的横向尺度。
2022-11-19 physics.plasm-ph physics.space-ph
Geoelectric Field Caused by Flux Transfer Events in an Ionosphere-Coupled Vlasiator Simulation
University of Helsinki（赫尔辛基大学）；CSC – IT Center for Science（芬兰IT科学中心）；University of Bergen（卑尔根大学）；LPC2E, CNRS/CNES/University of Orléans（奥尔良大学）；CIRES, University of Colorado at Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Space Science Institute（太空科学研究所）；Finnish Meteorological Institute（芬兰气象研究所）；Air Force Research Lab（空军研究实验室）
本文通过Vlasiator模拟研究磁流体转移事件对地磁电场的影响，揭示了三维磁性零点对磁通量绳分割的作用及磁力线重定向机制。
2026-02-02 physics.space-ph
Response of Ionospheric Total Electron Content to the Impulsive and Late Phases of X-Class Solar Flares with Various Center-to-Limb Locations
针对14次具显著EUV晚期相位的X级耀斑，本文首次建立TEC增量与脉冲相、晚期相位太阳通量增强的经验关系，并揭示耀斑日面位置的影响。
2025-08-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Evidence of small-scale field aligned current sheets from the low and middle altitude cusp continuing in the ionosphere
我们调查了在磁层尖在几个地球半径的高度和在电离层的卫星，根据Tsyganenko模型，在几十公里和分钟内在同一磁场线检测到的更大规模的磁场对齐的电流。此外，热层上涌，往往伴随着向阳面场一致的电流在内部的尖点被认为是。我们使用了Cluster和CHAMP卫星，并在2008年全年搜索了会合点，因为当时Cluster航天器在穿越尖点时大多处于中等高度。我们集中在这一时期的两个案例研究。证据表明，小规模的场向电流片继续通过低海拔的尖点和电离层。电离层电流密度不是特别强，在大约340 km处为几微安/m2，在大约20000 km处为几十nA/m2，这意味着这些电流可能是相对常见的事件，但由于来自不同任务的至少两颗卫星的合适位置的稀缺性而难以检测。
2012-09-28 physics.space-ph
Study of Low-latitude Ionospheric Scintillation using NavIC
过去曾对赤道电离层的不规则性进行过研究，并对电离层的物理学和过程产生了有趣的见解。在这里，我们提出的赤道电离异常（EIA）附近的电离层的长期研究的初步结果，使用导航与印度星座（NavIC）。我们的特点是在不同的动力学频率的功率谱密度的电离层的不规则性。的形式主义是类似的建议由早期的作品使用电离层的相位屏建模。利用位于EIA北峰附近的Incubator上空的NavIC L5（1176.45MHz）信号进行了C/N 0（dB-Hz）变化的观测。我们展示了一些初步结果，作为一天（2017年12月4日）闪烁观测的概念研究证明。这是NavIC在该地区的首次研究。从功率谱密度分析，我们已经证明，NavIC是能够检测到这种不规则性在很长一段时间内在这个地区，并在未来预测此类事件的影响。
2023-02-13 astro-ph.EP physics.geo-ph physics.plasm-ph
Magnetosphere-Ionosphere Coupling Through E-region Turbulence 1: Energy Budget
在强烈的地磁活动期间，强电场和电流从磁层穿透到高纬度电离层，在那里它们耗散能量，形成电射流，并激发E区电离层中的等离子体不稳定性。这些不稳定性引起等离子体湍流，引起非线性电流和强反常电子加热（AEH），如雷达所观察到的。这两种效应都能增加全球电离层电导。本文分析了电射流中的能量收支，而配套文件应用这种分析来开发一个异常电导率和摩擦加热模型，用于大规模模拟和地球空间环境模型。本文应用第一性原理，在一般情况下证明了一个较早的猜想，即等离子体湍流和反常加热的能量来源等于外场对非线性电流所作的功。本文利用任意磁化等离子体的双流体模型和准线性近似，描述了能量转换过程，计算了部分异常加热源，调和了AEH固有的二维非线性电流和三维性质之间的明显矛盾。
2011-03-15 physics.space-ph
Numerical simulation of ionospheric depletions resulting from rocket launches using a general circulation model
据观察，火箭排气羽流会造成电离层等离子体的大规模损耗（“电离层空洞”）。在F区，O^+离子和耗尽物种（如H $_2$ O、H $_2$和CO $_2$）之间发生电荷交换反应，形成离子，然后进行快速解离复合。全球电离层-热层模式（GITM）被扩展到包括这些化学反应和适当的源项，以代表火箭排气羽流。由此产生的模型被应用于从范登堡空军基地用SpaceX猎鹰9号火箭发射Jason-3号和FORMOSAT-5号造成的电离层损耗。将该模型的输出与GNSS、电离层探测仪和卫星朗缪尔探测器的测量结果进行比较。模拟表明，FORMOSAT-5号发射造成的电离层损耗比Jason-3号发射大得多，持续时间也长得多，这与观测结果一致。
2020-01-20 physics.ao-ph physics.space-ph
Vortices at the magnetic equator generated by hybrid Alfven resonant waves
我们进行了三维磁流体动力学模拟剪切阿尔芬波在一个完整的场线系统的磁层-电离层耦合和等离子体的非均匀性。Alfven谐振模的反馈不稳定性在磁力线空腔下表现出各种非线性特征：i）在磁赤道处发生二次流剪切不稳定性; ii）电离层Alfven谐振模的捕获促进场向电流结构的变形; iii）混合Alfven谐振模的增长导致磁赤道周围的涡旋和磁振荡。亚暴爆发时极光弧初始增亮的基本特征可以用阿尔芬共振模式的动力学来解释，阿尔芬共振模式是场线系统响应背景快速变化的性质。
2014-10-03 physics.space-ph
Characterizing the current systems in the Martian ionosphere
Key Laboratory of Earth and Planetary Physics, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院地质与地球物理研究所）；College of Earth and Planetary Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学地球与行星科学学院）；School of Space and Environment, Beihang University（北京航空航天大学空间与环境学院）；Department of Earth Sciences, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院地球科学系）；Swedish Institute of Space Physics（瑞典空间物理研究所）；Center for Space Physics and Department of Astronomy, Boston University（波士顿大学空间物理中心暨天文学系）；Fudan University（复旦大学）；The Shanghai Institute for Mathematics and Interdisciplinary Sciences（上海数学与交叉学科研究院）；Planetary Environmental and Astrobiological Research Laboratory, School of Atmospheric Sciences, Sun Yat-sen University（中山大学大气科学学院行星环境与天体生物学研究实验室）
本研究利用MAVEN任务八年数据识别出火星电离层中由太阳风、大气中性风分别驱动的两类电流系统，揭示了上下层因素对火星电离层动力学的共同作用，推进了对无磁行星电离层电流的认知。
2024-08-06 astro-ph.EP physics.space-ph
Ionospheric inversion of the Venus Express radio occultation data observed by Shanghai 25 m and New Norcia 35 m antennas
利用2011年11月至2012年1月上海25 m天线和2006年8月至2008年6月New Norcia 35 m天线进行的金星快车（VEX）单向开环掩星实验，反演了金星电离层电子密度剖面。由上海站X波段出射观测反演的110 ~ 400 km电子密度剖面，在147 km附近出现一个单峰，在太阳天顶角为94 $^{\circ}$处，密度峰值约为$2 \times 10^4 \rm{cm}^{-3}$。作为比较，还检查了新诺尔西亚站的VEX无线电科学（VeRa）观测，包括S-、X-波段和进入模式的双频数据。结果表明，与X波段数据相比，S波段数据反演的电子密度剖面在剖面形状上更接近双频数据。一般来说，S波段的结果稍微低估了峰值密度的大小，而X波段的结果则高估了峰值密度。X波段剖面的差异可能是由于相对较大的未建模轨道误差。在高、中等太阳活动期间，电离层顶高度对太阳风动力压的变化较为敏感，在阳面通常在200 km ~ 1000 km之间，而在阴面则要高得多。在中等太阳活动的电子密度分布中可以发现结构变化（“凸起”和波动），这可能是由太阳风与电离层的相互作用引起的。在金星的夜侧电离层中可以观察到相当大的电离，这在大多数情况下是火星夜侧电离层所预料不到的。
2015-02-06 astro-ph.EP physics.space-ph
Ionospheric conductances at the giant planets of the Solar System:a comparative study of ionization sources and the impact of meteoric ions
本研究针对太阳系四颗巨行星开展电离层霍尔与佩德森电导率比较，通过通用模型验证流星离子对电导率的贡献在多颗巨行星上均不可忽略，但受磁场强度限制其耦合作用有限。
2024-12-05 astro-ph.EP physics.space-ph
Magnetosphere-ionosphere coupling in Jupiter's middle magnetosphere: computations including a self-consistent current sheet magnetic field model
本文考虑自洽计算的磁盘场结构对木星磁层-电离层耦合电流系统的影响。我们发现方位电流强度和磁场线的拉伸依赖于磁层-电离层耦合电流系统参数，即电离层Pedersen电导率和电离等离子体质量流出率。然而，总的来说，赤道磁场轮廓获得的是类似的内部区域中的那些先前使用的，使得电流是相同的顺序作为先前的解决方案使用一个固定的经验赤道磁场强度模型，虽然外部边缘场的电流盘的行为，以扭转外部区域中的场对准电流。我们还发现，虽然在内部区域的方位角电流是由热等离子体压力为主，一般被认为是在木星的情况下，使用一个现实的等离子体角速度配置文件实际上导致离心电流成为占主导地位的外磁层。此外，尽管磁层-电离层耦合电流系统参数的方位电流的强度的依赖性，在赤道平面的峰值场向电流的位置也发生变化，使得电离层的位置保持大致恒定。因此，它被发现，需要显着的变化来解释使用哈勃太空望远镜观察到的主要椭圆形位置的变化的离子等离子体盘的质量密度。
2011-08-16 astro-ph.EP physics.space-ph
Ionospheric and geomagnetic response to the total solar eclipse on 21 August 2017
日食提供了一个很好的机会来研究地球电离层中光电离通量的突然局部变化及其在地磁场中的后果。为了研究来自GNSS数据的VTEC测量值和来自日食路径附近的INTERMAGNET观测站的地磁场估计值，我们专注于2017年北美日食的一部分数据。我们对这两个数据集的同时分析使我们能够量化电离层和磁场对日食事件的反应，从而使我们能够比较这些事件在时间上的差异。我们发现，研究VTEC差异相对于参考值的行为提供了更好的洞察力的实际日食效应，并能够表征参数的依赖性，如最大消耗和恢复阶段的时间延迟。我们还能够测试以定量方式将电离层变化联系起来的模型。从全球导航卫星系统测得的总电子含量损耗被输入到地磁观测站所在地的Ashour-Chapman模型近似值中，其预测值与磁场分量在时间和幅度上的行为惊人地吻合。
2021-07-26 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.space-ph
Spectral Analysis of ionospheric density variations measured with the large radio telescope in the Low-Latitude region
本文利用GMRT对低纬度电离层TEC梯度进行双波段频谱分析，追踪了MSTIDs及波长约10 km的小尺度波，并揭示了日出时段波传播方向变化及赤道扩展F扰动等新现象。
2023-07-11 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.geo-ph
The State of the Solar Wind, Magnetosphere, and Ionosphere During the Maunder Minimum
直接观测和各种数据集的重建都表明，蒙德极小期（MM）期间的条件与太空时代完全不同。利用磁流体模型，我们开发了一套可行的解决方案，以推断在此期间的太阳风的属性。此外，我们使用这些结果来驱动全球磁层模型。最后，使用2008/2009年太阳极小期作为MM条件的上限，我们使用国际参考电离层（ILI）模型的结果来推测电离层的状态。结果描述了行星际，磁层和电离层的条件，与今天有很大的不同。举例来说：（1）太阳风密度和磁场强度低了一个数量级;（2）地球的磁层顶和激波间隔距离大了两倍;（3）电离层中的最大电子密度大大降低。
2018-03-19 astro-ph.SR physics.space-ph
Response of the Earth's magnetosphere and ionosphere to solar wind driver and ionosphere load: Results of global MHD simulations
通过对太阳风-磁层-电离层系统的三维全球磁流体动力学模拟，研究了在行星际磁场（IMF）为纯南向磁场的情况下，磁层重联电压、电离层跨极电势和场向电流（FACs）与太阳风驱动因子和电离层负载的关系.结果表明，重联电压和跨极电势随Pedersen电导（$Σ_{\rm P}$）的减小、向南IMF强度（$B_{\rm s}$）的增大和太阳风速度（$v_{\rm sw}$）的增大而单调增大。此外，当$B_{\rm s}$和$v_{\rm sw}$增加时，区域1和区域2的FACs都增加，而两个电流响应于$Σ_{\rm P}$而表现不同。随着$Σ_{\rm P}$的增加，区域1 FAC单调增加，但区域2 FAC对$Σ_{\rm P}$的增加表现出非单调响应：它首先在（0，5）西门子范围内增加，然后在$Σ_P >$ 5西门子范围内减少。
2009-04-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Structure of the Martian dayside magnetosphere: two types
火星大气和挥发物演变航天器上的一整套具有高时间分辨率测量的科学仪器使人们得以研究火星昼侧磁层的结构和特性。在第一个火星轨道器上发现了昼侧等离子体包层（Vaisberg等人，1976年，Gringauz等人，1976年），但只有MAVEN仪器的高时间和质量分辨率才能研究昼侧磁层等离子体的结构和过程，该等离子体层存在于受冲击的太阳风和电离层之间（Vaisberg等人，2017年）。研究发现，在不同的昼侧条件下，磁鞘和电离层之间形成两种不同的等离子体层：（1）加热的电离层离子和能量拾取的外电离层离子的混合物;（2）加速的电离层离子群层，它形成羽流形成的低能量部分。第一种类型的火星昼侧磁层是由来自外逸层的氧离子与火星电离层顶部的相互作用形成的（Vaisberg和Shuvalov，2021年）。磁鞘流和电离层之间的第二等离子体层形成于初始的低能量部分的羽流，该羽流被加速并在磁鞘中继续。在本文中，我们展示了典型的等离子体人口，他们的属性和条件，导致形成的昼侧磁层主要从电离层上层提供的材料。作为附件，我们包括115日侧磁层交叉的两种类型的分析文件。
2021-10-06 physics.plasm-ph physics.space-ph
Alfvén Waves at Mars
本研究分析火星弓激波上游、磁鞘及电离层等区域的阿尔文波与质子回旋波特性，明确了不同区域的波活动规律与湍动特征，指出电离层阿尔文波观测结论性证据不足的问题。
2024-03-26 astro-ph.SR physics.space-ph
Drag Forces, Neutral Wind and Electric Conductivity Changes in the Ionospheric E Region
地球环境中的中性粒子实际上是自由的，并受到拖曳力（离子）的影响。在这项研究中，我们表明，在电离层热层系统的阻力或摩擦力的等离子体流，中性风，以及电导率的变化。嵌入速度为u的中性风场中的离子和电子获得垂直于初始中性风速度和产生垂直电流的环境磁场的漂移。该垂直电流由先前导出的电导率和极化电场u x B定义。自洽地，自由中性物获得垂直于初始中性风速u的额外中性速度分量。彼得森和霍尔电流衰减在一个特定的时间内成反比的中性离子碰撞频率。这些发现有助于更好地理解弱电离等离子体中电流的产生、分布和闭合，在弱电离等离子体中，带电粒子（等离子体）和中性粒子不像地球环境中的电离层和热层、太阳大气-色球层区域甚至尘埃等离子体那样束缚（自由）。理论结果被认为是最近在极光弧附近观测到的中尺度中性风旋转（Kosch等人，2010年）。
2014-03-31 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Auroral, Ionospheric and Ground Magnetic Signatures of Magnetopause Surface Modes
地球磁层顶的面波对全球磁层动力学具有控制作用。由于航天器提供稀疏的现场观测点，因此最好在极地地区使用地面仪器对这些模式进行遥感。然而，关于预期签名的许多开放性概念问题仍然存在。因此，我们提供的预测极光，电离层，和地面磁观测，通过磁流体动力学理论和全球耦合磁层-电离层模拟的磁层顶表面本征模的关键定性功能。这些显示了单色振荡场向电流，由于表面模式和它的非共振阿尔芬耦合，存在于整个磁层。电流的振幅峰值出现在磁层顶边界层的赤道方向边缘，而不是以前认为的开闭边界。他们也表现出缓慢的向极相运动，而不是纯粹的倏逝。我们认为，向上的场向电流扰动可能会导致周期性的极光增亮。在电离层中，对流涡旋使向极移动的场向电流结构循环。最后，表面模式信号预测在地面磁场，电离层霍尔电流旋转扰动约（但不完全）90°相比，磁层。因此，典型的昼侧磁层顶表面模式在东西向地面磁场分量中应该是最强的。总的来说，所有的地面签名的磁层顶表面模式的预测具有相同的频率在L-壳，振幅最大化附近的磁层顶的赤道边缘，和更大的纬度尺度比场线共振。电离层焦耳加热和地磁感应电流的影响进行了讨论。
2023-03-02 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
