CHAMP卫星探测的热层大气密度与MSIS-00模式的比较
热层大气质量密度对航天器的跟踪、定位和在轨寿命具有重要的影响。受太阳活动和地磁扰动的影响，热层大气质量密度的变化非常强烈。因此，探测和研究大气密度的分布和变化规律具有非常重要的意义。利用卫星来探测热层大气密度是一种有效的方法。其中，利用卫星轨道衰变计算卫星近地点附近的大气密度是JACCHIA 系列大气模式的数据基础；利用卫星质谱计探测大气成分是MSIS 系列大气模式的主要数据来源；利用星载加速度计可以直接推算卫星所在位置的大气密度，得到更加精确的大气总质量密度。 CHAMP(CHAllenging Mini-satellite Payload)卫星是德国组织发射的一颗太阳同步近圆轨道小卫星（520kg）。2000 年7 月发射，入轨高度大约456km，倾角87.3°，周期大约93 分钟，卫星轨道平面每天大约偏转1.5°，大约4 个月覆盖24 个地方时。CHAMP 的主要探测仪器是星载低G 加速度计（精度3×10-9ms-2），用来探测卫星所在地的大气总质量密度，分辨率为6×10- 14kgm-3。获得了2001 年3 月到2007 年底的高时空分辨率的热层大气质量密度数据，为深入研究热层大气密度的分布和变化规律以及进一步改善热层大气预报模式提供了新的宝贵资料。本文利用CHAMP 卫星探测的连续6 年多的大气密度数据，研究了热层密度的经纬度分布和随太阳活动及地磁扰动的变化规律，并与有影响的NRLMSISE-00 经验大气模式预报的密度进行了比较。结果指出：（1）在太阳活动高年，CHAMP 卫星探测的密度显著大于MSIS-00 模式预报的大气密度，随太阳活动的降低，两者差别逐渐减小；（2）CHAMP 卫星探测的密度随太阳活动指数F10.7 的短期变化（如27 天左右的变化）非常显著，MSIS-00 模式预报的大气密度对太阳活动指数F10.7 的短期变化响应比较迟钝；（3）CHAMP 卫星探测的密度随地磁扰动（Ap 指数）的变化明显大于MSIS-00 模式预报的密度变化；（4）CHAMP 卫星探测发现热层大气的密度存在明显的白天赤道异常现象，即赤道区出现密度极小，而赤道两侧±25°纬度附近出现密度极大，MSIS-00 模式不能预报这种白天赤道异常现象；（5）CHAMP 卫星探测的密度资料，为进一步改进MSIS-00 模式提供了良好的数据。
热层大气 大气质量密度 卫星探测 MSIS-00模式
马瑞平 徐寄遥
空间天气学国家重点实验室中国科学院空家科学与应用研究中心 北京 100190
国内会议
厦门
中文
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2010-10-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）