• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제30권4호
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• pp.231-239
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• 2013

To identify seasonal and latitudinal variations of F2 layer during magnetic storm, we examine the change of daily averages of foF2 observed at Kokubunji and Hobart during high (2000~2002) and low (2006~2008) solar activity intervals. It is found that geomagnetic activity has a different effect on the ionospheric F2-layer electron density variation for different seasons and different latitudes. We, thus, investigate how the change of geomagnetic activity affects the ionospheric F2-layer electron density with season and latitude. For this purpose, two magnetic storms occurred in equinox (31 March 2001) and solstice (20 November 2003) seasons are selected. Then we investigate foF2, which are observed at Kokubunji, Townsville, Brisbane, Canberra and Hobart, Dst index, Ap index, and AE index for the two magnetic storm periods. These observatories have similar geomagnetic longitude, but have different latitude. Furthermore, we investigate the relation between the foF2 and the [O]/[$N_2$] ratio and TEC variations during 19-22 November 2003 magnetic storm period. As a result, we find that the latitudinal variations of [O]/[$N_2$] ratio and TEC are closely related with the latitudinal variation of foF2. Therefore, we conclude that the seasonal and latitudinal variations of foF2 during magnetic storm are caused by the seasonal and latitudinal variations of mean meridional circulation of the thermosphere, particularly upwelling and downwelling of neutral atmosphere during magnetic storm.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제25권2호
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• pp.129-138
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• 2008

This study attempts to show how the geomagnetic indices, AU, AL and Dst, respond to the interplanetary parameters, more specifically, the solar wind electric field VBz during southward interplanetary magnetic field (IMF) period. The AU index does not seem to respond linearly to the variation of southward IMF. Only a noticeable correlation between the AU and VBz is shown during summer, when the ionospheric conductivity associated with the solar EUV radiation is high. It is highly likely that the effect of electric field on the eastward electrojet intensification is only noticeable whenever the ionospheric conductivity is significantly enhanced during summer. Thus, one should be very cautious in employing the AU as a convection index during other seasons. The AL index shows a significantly high correlation with VBz regardless of season. Considering that the auroral electrojet is the combined result of electric field and ionospheric conductivity, the intensification of these two quantities seems to occur concurrently during southward IMF period. This suggests that the AL index behaves more like a convection index rather than a substorm index as far as hourly mean AL index is concerned. Contrary to the AU index, the AL index does not register the maximum value during summer for a given level of VBz. It has something to do with the findings that discrete auroras are suppressed in sunlight hemisphere (Newell et al. 1996), thus reducing the ionospheric conductivity during summer. As expected, the Dst index tends to become more negative as VBz gets intensified. However, the Dst index (nT) is less than or equal to 15VBz(mV/m) + 50(Bz < 0). It indicates that VBz determines the lower limit of the storm size, while another factor(s), possibly substorm, seems to get further involved in intensifying storms. Although it has not been examined in this study, the duration of southward IMF would also be a factor to be considered in determining the size of a storm.

• International Union of Geodesy and Geophysics Korean Journal of Geophysical Research
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• 제23권1호
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• pp.1-11
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• 1995

Thermospheric neutral winds and temperatures have been collected from the ground-based Fabry-Perot interferometer (FPI) at Thule Air Base ($76.5^{\circ}N{\;}69.0^{\circ}W$), Greenland since 1985. The thermospheric observations are obtained by determining the Doppler characteristics f the [OI] 6300 ${\AA}$ emissions of atomic oxygen. The FPI operates routinely during the winter season, with a limitation in the observation by the existence of clouds. For this study, data acquired from 1985 to 1991 were analyzed. The neutral wind measurements from these long-term measurements are used to investigate the influence of solar cycle variation on the high-latitude thermospheric dynamics. These data provide experimental results of the geomagnetic polar cap are also compared with the predictions of two semiempirical models : the vector spherical harmonics (VSH) model of Killeen et al. (1987) and the horizontal wind model (HWM) of Hedin et al. (1991). The experimental results show a good positive correlation between solar activity and thermospheric wind speed over the geomagnetic polar cap. The calculated correlation coefficient indicates that an increase of 100 in F10.7 index corresponds to an increase in wind speed of about 100 m/s. The model predictions reveal similar trends of wind speed variation as a function of solar activity, with the VSH and HWM models tending to overestimate and underestimate the wind speed, respectively.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제26권1호
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• pp.9-24
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• 2009

태양주기 23의 태양흑점과 코로나질량방출(Coronal Mass Ejection, CME), 지자기폭풍과의 상호 연관성을 알아보기 위해 CME의 연도별 발생빈도 분포와 북-남 비대칭 분포, 태양흑점수와 면적의 연평균 분포와 북-남 비대칭 분포, 지자기폭풍의 연도별 발생빈도 분포와의 상호 상관관계를 알아보았다. 1996년부터 2007년까지의 SOHO/LASCO 목록 CME의 위치정보를 이용하여 북쪽 반구에서 발생한 CME와 남쪽 반구에서 발생한 CME의 연도별 발생빈도 분포를 알아내었다. 태양흑점수와 면적을 북쪽 반구와 남쪽 반구를 구분하여 그 연평균 분포를 구하였고 지자기 교란정도를 알 수 있는 Ap지수, Dst지수, aa지수를 이용하여 지자기폭풍의 연도별 발생빈도 분포를 구하였다. 이렇게 구한 각각의 분포간의 상호 상관관계를 구하였다. 또한 CME를 각 너비(Angular Width)와 속도(Linear Speed)에 따라 분류하여 흑점 분포, 지자기폭풍의 발생빈도 분포와 상관관계도 알아보았다. 그 결과 CME의 전체 발생빈도는 흑점수와 면적의 전체 분포와의 상관관계가 높았고 흑점수와 면적의 북-남 비대칭 분포와는 상관관계가 낮았다. CME의 북-남 비대칭 분포는 흑점의 북-남 비대칭 분포와 상관관계가 높았다. CME와 지자기폭풍 발생빈도 분포와의 상관관계를 살펴 본 결과 CME 전체나 북-남 비대칭 분포와는 상관도가 낮게 나왔다. 그러나 CME를 규모별로 나누어 그 총 발생빈도와의 상관관계를 알아 본 결과 Ap지수와 aa지수는 속도가 빠른 경우, Dst지수는 각너비나 속도별로 나눈 모든 경우에 상관도가 높게 나왔다. 흑점과 지자기폭풍 발생빈도의 경우 흑점수와 면적의 전체 분포와 지자기폭풍 사이의 상관관계가 높게 나타났다. 이 결과를 통해 CME의 발생빈도 분포는 흑점의 분포와 연관성이 높고 이 둘의 전체 분포와 지자기폭풍의 발생빈도 분포와의 연관성이 높은 것을 알 수 있다. 그리고 CME, 흑점의 북-남 비대칭 분포와 지자기폭풍의 발생빈도 분포의 경우 연관성이 낮은 것을 알 수 있다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제30권2호
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• pp.101-106
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• 2013

The length of solar cycle 23 has been prolonged up to about 13 years. Many studies have speculated that the solar cycle 23/24 minimum will indicate the onset of a grand minimum of solar activity, such as the Maunder Minimum. We check the trends of solar (sunspot number, solar magnetic fields, total solar irradiance, solar radio flux, and frequency of solar X-ray flare), interplanetary (interplanetary magnetic field, solar wind and galactic cosmic ray intensity), and geomagnetic (Ap index) parameters (SIG parameters) during solar cycles 21-24. Most SIG parameters during the period of the solar cycle 23/24 minimum have remarkably low values. Since the 1970s, the space environment has been monitored by ground observatories and satellites. Such prevalently low values of SIG parameters have never been seen. We suggest that these unprecedented conditions of SIG parameters originate from the weakened solar magnetic fields. Meanwhile, the deep 23/24 solar cycle minimum might be the portent of a grand minimum in which the global mean temperature of the lower atmosphere is as low as in the period of Dalton or Maunder minimum.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제31권2호
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• pp.145-148
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• 2014

There was a research on the prolongation of solar cycle 23 by the solar cyclic variation of solar, interplanetary geomagnetic parameters by Oh & Kim (2013). They also suggested that the sunspot number cannot typically explain the variation of total solar irradiance any more. Instead of the sunspot number, a new index is introduced to explain the degree of solar activity. We have analyzed the frequency of sunspot appearance, the length of solar cycle, and the rise time to a solar maximum as the characteristics of solar cycle. Then, we have examined the predictability of solar activity by the characteristics of preceding solar cycle. We have also investigated the hemispheric variation of flare index for the periods that the leading sunspot has the same magnetic polarity. As a result, it was found that there was a good correlation between the length of preceding solar cycle and spotless days. When the length of preceding solar cycle gets longer, the spotless days increase. It is also shown that the shorter rise time to a solar maximum is highly correlated with the increase of sunspots at a solar maximum. Therefore, the appearance frequency of spotless days and the length of solar cycle are more significant than the general sunspot number as an index of declining solar activity. Additionally, the activity of flares leads in the northern hemisphere and is stronger in the hemisphere with leading sunspots in positive polarity than in the hemisphere with leading sunspots in negative polarity. This result suggests that it is necessary to analyze the magnetic polarity's effect on the flares and to interpret the period from the solar maximum to solar maximum as the definition of solar cycle.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제24권2호
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• pp.125-134
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• 2007

이 연구에서는 태양 및 지자기 활동에 의해 발생한 우주환경변화가 우리나라 위성인 아리랑위성1호(KOMPSAT-1)의 궤도에 미치는 영향을 분석하였다. 인공위성의 궤도변화는 정상적인 상태에서도 자연적인 섭동에 의해 지속적으로 발생하지만, 거대한 태양폭발에 의한 지구 주변 우주환경이 급격히 변화할 때 고층대기의 밀도변화로 인해 크게 발생한다. 특히 이러한 현상은 아리랑위성 1호와 같이 저궤도 상에서 운영되는 위성에 직접적인 영향을 미친다. 이 때, 태양활동에 의한 지구 주변 우주환경의 변화는 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 하나는 태양 플레어 (Flare)가 폭발했을 때 고에너지 복사(Radiation)로 인해 지구 고층대기가 가열되어 팽창하고 이런 결과로 고층대기에 있는 중성입자밀도가 급격히 증가하는 것이다. 다른 하나는 코로나 물질 방출(Coronal Mass Ejections) 등에 의해 발생한 지자기폭풍기간 동안 플라즈마 대류와 입자들의 하강으로 전기장이 강해져 상당량의 줄가열(Joule heating)과 하강입자가열(precipitating particle heating)이 발생하고 이로 인해 중성입자밀도가 증가하는 것이다. 두 가지 원인에 대한 영향을 구분하여 알아보기 위해, 우리는 태양 및 지자기 자료를 면밀히 분석하여 2001년에서 2002년 동안 5개의 기간을 선정하였다. 그 결과 위성의 대기저항가속도는 태양의 극자외선(Extreme Ultra-Violet)의 증가와 함께 약 하루 정도의 시간 지연을 가지고 유사하게 변화하고 있음을 확인하였다(R=0.92). 그리고 지자기폭풍이 발생한 기간동안 대기저항가속도는 지자기폭풍에 의한 Dst 변화와 상당히 유사하게 그리고 거의 동시에 급격히 변화하는 것을 확인하였다. 마지막으로 우리는 위성의 대기저항가속도의 변화는 전반적으로는 오랜 기간 동안 고에너지 복사에 의한 효과로 나타나고 있으나 짧은 기간(하루 미만) 동안 크게 발생하는 대기저항가속도의 변화는 지자기폭풍에 의한 효과로 보고 있다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제39권1호
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• pp.11-22
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• 2022

It is suggested that magnetosonic waves (also known as equatorial noise) can scatter radiation belt electrons in the Earth's magnetosphere. Therefore, it is important to understand the global distribution of these waves between the proton cyclotron frequency and the lower hybrid resonance frequency. In this study, we developed an empirical model for estimating the global distribution of magnetosonic wave amplitudes and wave normal angles. The model is based on the entire mission period (approximately 2012-2019) of observations of Van Allen Probes A and B as a function of the distance from the Earth (denoted by L^*), magnetic local time (MLT), magnetic latitude (λ), and geomagnetic activity (denoted by the Kp index). In previous studies the wave distribution inside and outside the plasmasphere were separately investigated and modeled. Our model, on the other hand, identifies the wave distribution along with the ambient plasma environment-defined by the ratio of the plasma frequency (f_pe) to the electron cyclotron frequency (f_ce)-without separately determining the wave distribution according to the plasmapause location. The model results show that, as Kp increases, the dayside wave amplitude in the equatorial region intensifies. It thereby propagates the intense region towards the wider MLT and inward to L^* < 4. In contrast, the f_pe/f_ce ratio decreases with increasing Kp for all regions. Nevertheless, the decreasing aspect differs between regions above and below L^* = 4. This finding implies that the particle energy and pitch angle that magnetosonic waves can effectively scatter vary depending on the locations and geomagnetic activity. Our model agrees with the statistically observed wave distribution and ambient plasma environment with a coefficient of determination of > 0.9. The model is valid in all MLTs, 2 ≤ L^* < 6, |λ| < 20°, and Kp ≤ 6.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제22권4호
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• pp.431-440
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• 2005

K 지수는 특정 지역에서의 지자기 변동을 나타내는 지수로서 3시간마다 결정된다. K 지수를 결정하는 알고리즘은 태양복사의 규칙적인 일변화(Sq)를 결정하는 방법에 따라 다양하다. 그 중에서 FMI 알고리즘은 K 지수를 구하고자 하는 날과 그 전 후의 1일 자료를 포함한 총 3일 동안의 지자기 수평성분(H, D) 측정 자료를 사용하여 태양복사의 규칙적인 일변화(Sq)를 구한다. 그러나 이 알고리즘은 K 지수를 구하고자 하는 날로부터 1일 후까지의 측정 자료가 필요하기 때문에 실시간으로 K 지수를 구하는 경우에는 어려움이 있다. 본 연구에서는 준실시간으로 K 지수를 구하기 위해 미국 우주환경예보센터(NOAA/SEC)에서 제공하는 과거의 전지구적 지자기 K지수(Planetary K index: Kp)를 검색하여 최근의 Kp지수가 모두 3 이하인 지자기 활동이 조용한 날을 찾고 그 날의 지자기측정 자료를 FMI 알고리즘의 3일치 입력 자료로 사용함으로써 준실시간 K 지수를 구하는 방법을 고안하였다. 이러한 방법을 검증하기 위해 우리는 2003년 1년 동안 한국지질자원연구원에서 운용하는 경주 지자기 관측소의 FLARE+ 시스템으로 측정된 자료를 사용하고 우리의 준실시간 결정 방법을 적용하여 K 지수를 구하고 이를 일반적인 FMI 알고리즘으로 구한 K지수와 서로 비교하였다. 그 결과, 우리의 방법으로 결정된 K 지수는 일반적인 방법으로 구한 K 지수와 잘 일치하였다. 또한 준실시간 결정 방법으로 구한 K 지수를 일본 Kakioka 관측소에서 결정한 K 지수와 비교한 결과 그 상관지수(R)가 0.81 정도로 높음을 확인하였다. 본 연구의 결과는 향후 한반도 지역에서의 K 지수 변동을 준실시간으로 모니터링 하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제30권1호
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• pp.25-32
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• 2013

We statistically investigated the properties of low-latitude Pi2 pulsations using Bohyun (BOH, Mlat = $29.8^{\circ}$, L = 1.35) ground magnetometer data in 2008. For this 1-year interval, 582 Pi2 events were identified when BOH was in the nightside from 1800 to 0600 local times. We found the following Pi2 characteristics. (1) The occurrence distribution of Pi2s is relatively constant in local times. (2) The Pi2 frequency varies in local times. That is, Pi2 pulsations in postmidnight sector had higher frequency than in premidnight sector. (3) Pi2 power in premidnight sector is stronger than in postmidnight sector. (4) Pi2 frequency has positive correlation with solar wind speed and AE index. (5) Pi2 power has not a clear correlation with solar wind parameters. This indicates that Pi2 power is not controlled by external sources. (6) It is found that the most probable-time between Pi2 onsets is ${\Delta}t$ ~ 37.5 min: This is interpreted to be the period between Pi2 pulsations when they occur cyclically. We suggest that ${\Delta}t$ ~ 37.5 min is the occurrence rate of reconnection of open field lines in the tail lobe.