• 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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• 제21권4호
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• pp.303-314
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• 2004

In this paper we report some properties of inner magnetospheric structure inferred from the T01_s code, one of the latest magnetospheric models by Tsyganenko. We have constructed three average storms representing moderate, strong, and severe intensity storms using 95 actual storms. The three storms are then modelled by the T01_s code to examine differences in magnetic structure among them. We find that the magnetic structure of intense storms is strikingly different from the normal structure. First, when the storm intensity is large, the field lines anchored at dayside longitudinal sectors become warped tailward to align to the solar wind direction. This is particularly so for the field lines anchored at the longitudinal sectors from postnoon through dusk. Also while for the moderate storm the equatorial magnetic field near geosynchronous altitude is found to be weakest near midnight sector, this depression region expands into even late afternoon sector during the severe storm. Accordingly the field line curvature radius at the equator in the premidnight geosynchronous region becomes unusually small, reaching down to a value less than 500 km. We attribute this strong depression and the dawn-dusk asymmetry to the combined effect from the enhanced tail current and the westward expansion/rotation of the partial ring current.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제22권4호
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• pp.419-430
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• 2005

이 연구에서는 지자기 폭풍의 주상 기간 동안 발생하는 태양풍 동압력 펄스에 대한 통계적 분석을 하였다. 이를 위해 먼저 1997년부터 2001년까지 5년간의 기간으로부터 지자기 폭풍 지수인 Dst 값이 -50nT 이하인 지자기 폭풍을 모두 111개 얻었다. 이러한 지자기 폭풍의 주상기간 동안에 발생한 태양풍 동압력 펄스를 정확히 조사하기 위해 태양풍 자료 뿐만 아니라 지구 저위도 여러 관측소에서 관측된 지자기 수평 성분 H값을 이용하였다. 즉 동압력 펄스가 자기권에 충돌하면 저위도 H 값이 전 지구적인 증가를 보여야 한다는 사실을 이용하였다. 이러한 과정을 통해 얻은 통계적 결과는 다음과 같다. 첫째, 자기 폭풍 중에 발생하는 H의 증가는 평균적으로 그 크기가 자기 폭풍의 강도와 비례하는 경향을 보인다. 이는 강한 자기폭풍일 수록 강한 태양풍 펄스를 동반한다는 것이다. 둘째로 자기폭풍 중에 발생하는 동압력 펄스의 발생 빈도 역시 자기 폭풍의 강도와 비례한다. 셋째, 동압력 펄스 발생 빈도가 0.4회/hr 이상인, 즉 2.5시간에 1회 이상의 동압력 펄스를 동반하는, 지자기 폭풍은 여기서 다루어진 전체 지자기 폭풍 중 약 $30\%$를 차지한다. 2.5시간은 서브스톰의 평균 지속 시간으로 볼 수 있으며, 따라서 자기 폭풍중에 서브스톰이 연속적으로 발생하는 것 만큼 자주 동압력 펄스가 나타나는 자기폭풍이 전체의 $30\%$라는 것이다. 한편 이러한 동압력 펄스의 기원을 이해하기 위해 먼저 지자기 폭풍 유도체에 대해 조사하였다. 그 결과 여기서 다루어진 지자기 폭풍의 약 $65\%$가 CME(Coronal Mass Ejection)에 의해 발생되었고 CIR(Corotating Interaction Regions)과 Type II bursts에 의해 발생한 것이 각각 6.3, $7.2\%$인 것으로 나타났다. 그런데 CME에 의해 발생된 지자기폭풍 중에서 $70\%$ 이상이 그 주상 기간이 CME와 충격파 사이의 공간인 sheath 영역 혹은 CME 앞부분에 해당되는 것으로 나타났다. 따라서 이들 지자기폭풍 주상기간에 빈번히 발생하는 동압력 펄스는 CME와 충격파 사이의 sheath 영역, 그리고 CME 앞부분 영역에서의 빈번한 태양풍 밀도 증가에 기인하는 것으로 보인다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2004년도 한국우주과학회보 제13권1호
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• pp.38-38
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• 2004

In this talk, we present a good example of extreme solar and geomagnetic activities from October to November, 2003. These activities are characterized by very large sunspot groups, X-class solar flares, strong particle events, and huge geomagnetic storms. We discuss ground-based and space-based data in terms of space weather scales. We applied the CME propagation models to these events in order to predict the arrivals of heliospheric disturbances. (omitted)

• 천문학회보
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• 제38권2호
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• pp.33-33
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• 2013

We are developing empirical space weather (solar flare, solar proton event, and geomagnetic storm) forecast models based on solar data. In this talk we will review our main results and recent progress. First, we have examined solar flare (R) occurrence probability depending on sunspot McIntosh classification, its area, and its area change. We find that sunspot area and its increase (a proxy of flux emergence) greatly enhance solar flare occurrence rates for several sunspot classes. Second, a solar proton event (S) forecast model depending on flare parameters (flare strength, duration, and longitude) as well as CME parameters (speed and angular width) has been developed. We find that solar proton event probability strongly depends on these parameters and CME speed is well correlated with solar proton flux for disk events. Third, we have developed an empirical storm (G) forecast model to predict probability and strength of a storm using halo CME - Dst storm data. For this we use storm probability maps depending on CME parameters such as speed, location, and earthward direction. We are also looking for geoeffective CME parameters such as cone model parameters and magnetic field orientation. We find that all superstorms (less than -200 nT) occurred in the western hemisphere with southward field orientations. We have a plan to set up a storm forecast method with a three-stage approach, which will make a prediction within four hours after the solar coronagraph data become available. We expect that this study will enable us to forecast the onset and strength of a geomagnetic storm a few days in advance using only CME parameters and the WSA-ENLIL model. Finally, we discuss several ongoing works for space weather applications.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제36권3호
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• pp.133-147
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• 2019

Challenging Minisatellite Payload (CHAMP) satellite magnetic data are used to investigate the latitudinal variation of the storm-time meso-scale field-aligned currents by defining a new metric called the FAC range. Three major geomagnetic storm events are considered. Alongside SymH, the possible contributions from solar wind dynamic pressure and interplanetary magnetic field (IMF) $B_Z$ are also investigated. The results show that the new metric predicts the latitudinal variation of FACs better than previous studies. As expected, the equatorward expansion and poleward retreat are observed during the storm main phase and recovery phase respectively. The equatorward shift is prominent on the northern duskside, at ${\sim}58^{\circ}$ coinciding with the minimum SymH and dayside at ${\sim}59^{\circ}$ compared to dawnside and nightside respectively. The latitudinal shift of FAC range is better correlated to IMF $B_Z$ in northern hemisphere dusk-dawn magnetic local time (MLT) sectors than in southern hemisphere. The FAC range latitudinal shifts responds better to dynamic pressure in the duskside northern hemisphere and dawnside southern hemisphere than in southern hemisphere dusk sector and northern hemisphere dawn sector respectively. FAC range exhibits a good correlation with dynamic pressure in the dayside (nightside) southern (northern) hemispheres depicting possible electrodynamic similarity at day-night MLT sectors in the opposite hemispheres.

• 천문학회지
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• 제50권2호
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• pp.29-39
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• 2017

We investigate two abnormal CME-Storm pairs that occurred on 2014 September 10 - 12 and 2015 March 15 - 17, respectively. The first one was a moderate geomagnetic storm ($Dst_{min}{\sim}-75nT$) driven by the X1.6 high speed flare-associated CME ($1267km\;s^{-1}$) in AR 12158 (N14E02) near solar disk center. The other was a very intense geomagnetic storm ($Dst_{min}{\sim}-223nT$) caused by a CME with moderate speed ($719km\;s^{-1}$) and associated with a filament eruption accompanied by a weak flare (C9.1) in AR 12297 (S17W38). Both CMEs have large direction parameters facing the Earth and southward magnetic field orientation in their solar source region. In this study, we inspect the structure of Interplanetary Flux Ropes (IFRs) at the Earth estimated by using the torus fitting technique assuming self-similar expansion. As results, we find that the moderate storm on 2014 September 12 was caused by small-scale southward magnetic fields in the sheath region ahead of the IFR. The Earth traversed the portion of the IFR where only the northward fields are observed. Meanwhile, in case of the 2015 March 17 storm, our IFR analysis revealed that the Earth passed the very portion where only the southward magnetic fields are observed throughout the passage. The resultant southward magnetic field with long-duration is the main cause of the intense storm. We suggest that 3D magnetic field geometry of an IFR at the IFR-Earth encounter is important and the strength of a geomagnetic storm is strongly affected by the relative location of the Earth with respect to the IFR structure.

• 천문학회보
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• 제33권1호
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• pp.38.2-38.2
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• 2008

• 천문학회보
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• 제33권1호
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• pp.39.2-39.2
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• 2008

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2004년도 한국우주과학회보 제13권1호
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• pp.39-39
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• 2004

It has been known that ring current particles can be lost through dayside MP(magnetopause). However, details of the loss mechanism of this process has not received much attention. In this study, we show that the solar wind dynamic pressure P$\sub$D/ can play a significant role in the dayside loss. In order to show that, we have first conducted superposed epoch analysis using 95 geomagnetic storm events selected from the period 1997 to 2002. (omitted)