저위도 상부 이온층의 플라즈마 특성 변화에 대한 연구 = Study on variations of the plasma characteristics in the low latitude topside ionosphere

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고도 685 Km인 다목적 실용위성 1호(KOMPSAT-1)와 고도 840 Km인 DMSP F15를 통해 관측된 이온층 플라즈마 밀도 및 온도는 계절별, 경도별 변화를 보였으며, 태양 활동성에 따라서도 변화를 보였다. 플라즈마 밀도 및 온도에서의 계절별, 경도별 변화는 자기력선을 따라 움직이는 플라즈마와 중성풍 사이의 상호작용으로 인해 나타났으며, 겨울철에 경도 180°~ 240°와 여름철에 경도 330° ~ 350°에서 두드러지게 나타났다. 이 구역은 중성풍이 플라즈마의 이동을 증가시키는 곳으로, 이 구역내 여름반구(겨울철 남반구, 여름철 북반구) 플라즈마는 상층으로 밀려 올라가면서 하부의 높은 밀도의 플라즈마를 끌고 올라오게 되며, 그 과정에 단열 냉각(adiabatic cooling)을 통해 높은 밀도, 낮은 온도의 플라즈마 특성을 가지게 됐다. 반대로 겨울반구 플라즈마는 하부로 내려가면서 상층의 낮은 밀도의 플라즈마를 끌고 내려오게 되면서, 단열 가열을 통해 낮은 밀도, 높은 온도 특성을 얻게 됐다. 관측값은 International Reference Ionosphere (IRI) 모델과의 비교를 통해 검증을 실시했으며, 밀도의 경우 여름 반구에는 상당히 일치하는 결과를 얻었다. 그러나 겨울 반구에서는 모델의 밀도값이 2 ~ 10 배까지 크게 나타났다. 온도의 경우 상부이온층 옵션을 Intercosmos와 Aeros-ISIS, 두 가지로 나눠서 계산했으며 Intercosmos 옵션 결과가 관측값과 잘 일치하는 것을 확인했다. 그러나 이 마저도 위도 15° 부근의 온도 증가현상을 예측하지 못했다. 두 위성 관측에서 나타난 중성풍에 의한 경도 변화는 모델에서는 거의 나타나지 않았다. IRI 모델이 관측값과 차이나는 원인은 중성풍에 의한 효과와 Equatorial Plasma Temperature Anomaly 현상은 제대로 고려하지 못해서 생긴 것으로 분석되었다. 태양 활동성을 나타내는 F10.7에 따른 이온층 파라메터(밀도, 온도, O+이온비, 수직방향 플라즈마 이동속도, Scale Height)의 변화는 광범위한 위도, 경도, 지역시(Local Time), 고도에서 나타나는 것을 확인했다. 관측된 밀도와 온도는 F10.7에 따라 위도 -40° ~ +40°인 구간에서 선형적으로 증가하는 것을 보였으며, F10.7에 따른 이온층 파라메터 변화는 2일의 시간지연을 고려했을 때 가장 좋은 상관관계를 보여주었다. 이것은 태양 활동성 변화가 나타난지 2일이 지난후에 이온층의 파라메터가 변화하는 것을 의미한다. 모사 모델중 IRI2001은 태양 활동성에 따른 변화를 예측하지 못하고 있었으며, SAMI2 모델은 변화를 예측하기는 하나 그 값이 실제 값과 상당한 차이를 보였다. 특히 밀도의 경우 5배까지 차이가 났으며, 온도의 경우 200 K정도 차이를 보였다. 이런 일련의 SAMI2 모델 문제는 ExB Drift가 강하게 모사하면서 생긴 현상으로 분석되었다.
Advisors
민경욱researcherMin, Kyoung-Wookresearcher
Description
한국과학기술원 : 물리학과,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2007
Identifier
263414/325007  / 020015096
Language
kor
Description

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 물리학과, 2007.2, [ iv, 137 p. ]

Keywords

ionosphere; plasma; density; temperature; F10.7; IRI; SAMI2; IRI; F10.7; 태양활동성; 온도; 밀도; 플라즈마; 이온층; solar activity; SAMI2

URI
http://hdl.handle.net/10203/47412
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=263414&flag=dissertation
Appears in Collection
PH-Theses_Ph.D.(박사논문)
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