摘要
高海拔宇宙线观测站(LHAASO)位于海拔4410m的四川省稻城县海子山，是新一代的复合型宇宙线探测器阵列，由一平方公里阵YU(KM2A)、水切伦科夫探测器阵列(WCDA)和广角切伦科夫光望远镜阵列(WFCTA)组成。LHAASO是100GeV到100PeV能区国际上规模最大和灵敏度最强的宇宙线和伽马射线探测装置，其重要科学目标之一就是对日地空间环境进行研究。宇宙线向地球传播的过程中，受到太阳遮挡导致在太阳方向流强缺失从而形成太阳阴影，即日影。宇宙线主要为带正电的原子核，在目地空间飞行时受到日冕磁场、行星际磁场和地磁场偏转，导致日影产生移位、扩展和缺失。LHAASO实验具有宽视场、全天候和宽能量范围特点，而且对日影具有很高的观测灵敏度，因此基于LHAASO对日影的这些特征的观测可以研究日地间磁场。 LHAASO探测器于2018年初开始建设，至2021年7月全部建成，期间采取了边建设边运行的方式。在KM2A部分探测器运行初期，本文基于模拟数据研究并确定了KM2A探测器的时间标定方案，并完成了部分阵列的初期时间标定，在此期间提出了探测器的坐标准确度的检测方法，并发现了多处探测器坐标错误，这些工作有效地保障了KM2A数据的重建。本文利用棋盘法检验了KM2A阵列的角分辩率随能量的变化，并通过月影观测详细研究了KM2A的指向精度随天项角和纬度变化、角分辩率和月影位置随能量变化，这些工作为KM2A重建数据的质量提供了重要保障。本文也利用WCDA的1号水池数据对月影进行监测，给出阵列的指向精度、角分辨、月影位置随能量的变化关系以及随时间的稳定性。并利用月影模拟研究了地磁场对月影位置的影响，为宇宙线绝对能量的标定奠定了基础。这些对KM2A和WCDA数据的基础研究工作保障了LHAASO的数据质量，同时也为本文进一步开展日影研究奠定重要基础。 针对日冕磁场，日影可以用来帮助探究两个尚未解决的问题，一是提供经典势场源表面模型(PFSS)中源表面的位置的相关信息，二是帮助确定PFSS模型和电流片源表面模型(CSSS)中哪个模型更符合真实的日冕磁场。本文通过对太阳第24个活动周期中不同阶段下不同能量的曰影进行模拟计算，探究了日影的的缺失比和扩展度与日冕磁场模型及其参数的关系。基于此，发现1TeV-10TeV能量的日影的缺失比可用于诊断太阳活动极小时PFSS模型源表面的位置以及日冕的一些特定的磁场结构。能量为10TeV以下的日影的扩展度也可以用于间接诊断太阳活动极小和极大时PFSS模型的源表面位置。能量范围为1TeV到10TeV的日影的缺失比和扩展度可以用来检查在太阳活动极小和极大时PFSS模型和CSSS模型描述的日冕磁场甚至是位于太阳两极的开放磁力线。 针对行星际磁场，日影可以用于测量不同太阳活动期的磁场强度和结构，同时监测日地行星际磁场突变，为处于研究的初期阶段的日地空间天气的预测提供重要信息。本文基于WCDA的1号水池数据，分析了从2019年7月26日到8月22日每三天的日影，结果显示LHAASO可以在短期以高显著性探测到日影并监测其位置变化，联合精细的日影模拟模拟，本文首次在短时间周期测量了行星际磁场的y分量，测量结果与地球附近轨道卫星的监测结果吻合，验证了利用LHAASO日影观测可以监测行星际磁场强度、结构及其突变。基于此，本文还讨沦了行星际磁场扇形结构的图像，以及LHAASO的日影监测具有潜在的空间天气预报能力。
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