内日球子午面瞬态激波的传播特性

采用日球子午面内的二维三分量MHD模型,研究瞬态激波的传播特性,着重分析日球 电流片（HCS）、日球等离子体片（HPS）和低速流结构对激波传播的影响．结果表明,HCS 和HPS对激波传播几乎没有影响,而跨越HCS和HPS的低速流则显著改变激波的传播特性. 低 速流对激波的反射,导致激波扰动源一侧的激波速度加快、强度增强,低速流对激波透射的 阻碍作用导致激波扰动源异侧的激波滞后、强度减弱,但激波阵面的纬度跨度有所加宽．在 激波穿越过后,低速流区朝激波传播方向弯曲并受到骚扰,使得激波下游出现复杂的扰动结 构;对于激波扰动源同侧的激波下游,反射波与该处等离子体的相互作用同样会导致较为复 杂的扰动出现.     

行星际电流片与激波特性的东西不对称性

采用日球赤道面二维二分量MHD模型，研究行星际电流片对1AU附近激波的密度比、气压比、动压差和磁场强度比沿激波阵面分布特性的影响.结果表明，只有当扰动源靠近电流片时，这一影响才比较显著，且对电流片东侧扰动源形成的激波的影响较强.当扰动源位于电流片东(西)侧时，激波动力学参数峰值位置相对扰动源法向东(西)偏，磁场比峰值位置西偏的程度减弱(增强).电流片的上述影响与它对激波最快传播方向的偏转效应密切相关，而磁场强度比峰值总是西偏，则主要取决于行星际磁场的螺旋结构.     

行星际高速流的演化

本文采用一维时变模型，对高速流在行星际空间的演化进行数值模拟．结果表明：１．高速流前沿演化成为由前向快、慢激波和后向快激波构成的激波系统，高速流固有的低密度特征显著减弱前向慢激波的强度，并阻止后向慢激波的出现．２．高速流尾沿产生以快模为主体的前、后向稀疏波，它们对高速流前沿形成的快激波对的演化具有重要作用．     

行星际激波特性的数值研究

采用二维二分量 ＭＨＤ模型,应用 ＰＰＭ格式,研究内日球赤道面内 １ＡＵ附近激波波阵面参数的分布特性,以及太阳风速、扰动源宽度、扰动源初始传播方向和行星际电流片对分布的影响．结果指出：（１）均匀背景情况下激波阵面西侧为强磁场区,东侧的动压差比西侧大,而密度比和气压比基本对称;（２）背景太阳风流速和扰动源初始传播方向对参量分布影响较大;扰动源宽度影响不大;（３）当扰动源中心处于电流片东侧或西侧时,密度比、气压比和磁场比峰值均西偏,而动压差峰值和扰动源处于同侧;当扰动源中心与电流片重合时,激波阵面东西两侧都出现峰值,为双峰分布,东侧动力学参数大,西侧磁场强．上述结论与观测资料的统计结果趋势上是一致的．     

耀斑-激波的南-北非对称性传播

本文根据宇宙线Forbush下降幅度随源耀斑纬度分布的新近结果,采用无量纲化的MHD平面斜激波跃变条件,推算得到子午面内一种可能的耀斑-激波模型。发现耀斑-激波在太阳子午面内的传播相对耀斑法线方向是非对称的,激波面后的动力学参数与磁场具有截然相反的非对称性分布;激波传播的最快方向倾向日球电流片方向。该模型可以解释太阳耀斑-地磁、宇宙线效应中的南-北非对称性现象,有助于了解高速等离子体和非均匀背景场之间的相互作用过程。     

行星际中间激波的演化

本文采用特征线方法和激波装配法,对磁流体中间激波在行星际空间的演化过程进行数值模拟。主要结论如下:（1） 2→4型中间激波通过向下游发出后向慢压缩波使下游态磁场减幅,通过向上游发出前向快压缩波使上游态磁场增幅,以致2→4型中间激波迅速经导灭激波向慢激波转化;所发出的前向快压缩波经非线性变陡形成快激波。（2）1→3型中间激波首先通过向下游发出前向慢稀疏波而很快变成1→3=4型临界中间激波,并瞬间转变为由前向快激波和前向2→4型中间激波构成的激波系统。其中,2→4型中间激波可在其前导快激波的下游传播较远的距离,有可能为 IAU 附近的飞船观测到,但最终导灭激波转变为慢激波。     

太阳风流界面的成因

在日心距离１ＡＵ处的高速流的前沿部位，经常观测到厚度≈１０^４ｋｍ的流界面（ｓｔｒｅａｍｉｎｔｅｒｆａｃｅ）：跨过它密度陡降，温度陡增，风速上升，气压和磁场几乎连续．本文从日心距离０．３ＡＵ处一典型高速流的方位剖面出发，采用二维定态ＭＨＤ模型，研究它在日球赤道面内随日心距离的演化．结果表明，流界面系高速流前沿非线性演化的产物．它先于前、后向激波形成，在日心距离１ＡＵ处得到充分发展，且作为高速流前沿的特征结构之一，可一直延伸到１ＡＵ以远的外日球层．     

行星际激波的传播及其相应的地磁效应

基于 2.5 维理想磁流体力学（Magnetohydrodynamic,MHD）方程组分析了行星际激波在日球层子午面内的传播过程及其相应的地磁效应.日球层电流片（Heliospheric Current Sheet,HCS）-日球层等离子体片（Heliospheric Plasma Sheet,HPS）对于行星际激波的传播具有一定的阻碍作用.当行星际激波相对于HCS 倾斜传播时,相对于扰动源位于HCS 异侧的激波强度较同侧的明显减弱.局地激波面的法线（或形状）对通过激波阵面的磁力线发生偏转的程度和方向起决定性作用.沿激波传播方向其为准平行激波,磁场偏转程度较小,而其两侧部分则为斜激波,磁场偏转程度较大.位于HCS-HPS 位置处的波前形成凹槽,磁力线偏转程度明显加强.行星际激波对磁场的偏转效应是其驱动地磁暴的重要机制,而且地磁效应的强度与地球相对于HCS 的角距离Δθ_p有明显关系.数值模拟结果表明：任何行星际激波,Δθ_p=0°处均无法形成较大强度的地磁效应;沿HCS 传播的行星际激波,地磁效应最强的区域位于HCS 两侧;相对于HCS 倾斜传播的行星际激波,地磁效应最强的区域位于HCS 异侧.     

不同类型日冕物质抛射事件的比较

依据二维磁流体力学方程组 ,在子午面内分别数值模拟了与动量扰动和温度扰动相关的日冕物质抛射事件 （CME） ,并将二者结果进行对比 .结果认为 :二者在事件的空间结构 ,前沿激波的演化 ,暗腔的形成及作用 ,扰动后近日面新喷发物质的特征等方面是相似的 ;但在前沿激波的传播速度 ,强度和径向演化进程 ,暗腔的行为和磁感应强度以及后随等离子体团的密度等方面却不相同 .     

日面方位磁场扰动和行星际磁场螺旋结构

文采用球坐标下2.5维理想MHD模型,对日球子午面内方位磁场扰动的传播进行数值模拟,重点分析它对行星际磁场螺旋角的影响. 本文认为,观测到的行星际磁场螺旋角大于Parker模型的预言值,是太阳表面不断向行星际发出同向方位磁场扰动的结果;太阳较差自转在太阳内部产生的方位磁场为这类扰动提供了源头. 模拟结果表明,采用持续时间等于周期的十分之一、扰动幅度为103nT量级的正向方位磁场扰动,就可使1 AU处行星际磁场的螺旋角增加2°左右,与有关观测结果相符. 模拟结果还表明,上述方位磁场扰动对日球子午面内的太阳风特性和磁场位形的影响基本上可以忽略.     

热带扰动在大尺度经圈中的行为

在赤道β平面上经圈流的背景流场内,利用等值浅水模式来分析波动的不稳定性.结果显示,在经圈半地转假设下,扰动信号通过变性的Rossby波来传递.对于大洋西部,由于向极地方向经圈流的引入,赤道对称的扰动模态对所有的波数k都是不稳定的.对于大洋东部的向赤道流,对赤道对称的扰动却是稳定的.由于一般来讲,扰动倾向于对赤道对称,因此西边界的向极流,如黑潮,比东边界的向赤道流,如加尼福尼亚洋流,更易因扰动的不稳定而产生涡旋.     

在耀斑-日球电流片坐标系中——研究耀斑-激波相应地磁扰动的分布特征（Ⅱ）

本文采用一种新的坐标系--耀斑-日球电流片坐标系,对1966-1982年间由耀斑-激波所引起的277个耀斑-地磁扰动事件进行了分析.初步结果是:1.耀斑-地磁扰动事件在该坐标系中相对日球电流片的随机分布呈高斯分布,极大值在电流片附近;2.当地球和耀斑位于日球电流片同侧时,地磁扰动事件频次远高于异侧;3.地磁扰动强弱在该坐标系中的分布,亦呈现了同侧高于异侧,且极大值多在日球电流片附近;4.耀斑-激波能流密度ρ₂V₂³及其跃变量ρ₂V₂³-ρ₁V₁³在该坐标系中具有十分类似于相应磁扰水平的分布,其离散程度后者略大于前者. 根据本文的结果可以看出,对耀斑-地磁扰动研究来说,近太阳日球电流片的存在是一个重要的特征面,它对耀斑-地磁扰动的产生和强弱水平有重要影响,使太阳耀斑活动与地磁活动效应之间的对应关系变得复杂化了.     

Generation and evolution of interplanetary slow shocks

It is well known that most MHD shocks observed within 1 AU are MHD fast shocks. Only a very limited number of MHD slow shocks are observed within 1 AU. In order to understand why there are only a few MHD slow shocks observed within 1 AU, we use a one-dimensional, time-dependent MHD code with an adaptive grid to study the generation and evolution of interplanetary slow shocks (ISS) in the solar wind. Results show that a negative, nearly square-wave perturbation will generate a pair of slow shocks (a forward and a reverse slow shock). In addition, the forward and the reverse slow shocks can pass through each other without destroying their characteristics, but the propagating speeds for both shocks are decreased. A positive, square-wave perturbation will generate both slow and fast shocks. When a forward slow shock (FSS) propagates behind a forward fast shock (FFS), the former experiences a decreasing Mach number. In addition, the FSS always disappears within a distance of 150R_⊙ (where R_⊙ is one solar radius) from the Sun when there is a forward fast shock (with Mach number \geq1.7) propagating in front of the FSS. In all tests that we have performed, we have not discovered that the FSS (or reverse slow shock) evolves into a FFS (or reverse fast shock). Thus, we do not confirm the FSS-FFS evolution as suggested by Whang (1987).     

在耀斑-电流片坐标系中——研究耀斑-激波的传播特性（Ⅰ）

本文提出一种用于研究太阳瞬变扰动在日球空间传播的新坐标系--瞬变源-日球电流片坐标系,并运用该坐标系以瞬变源耀斑为例,分析研究了由地球近空飞船观测到的277个耀斑-激波事件,发现:1.引起行星际激波和地球物理事件的大耀斑（H_α≥2,持续时间>半小时）的频数在耀斑-日球电流片坐标系中呈高斯分布,极值在电流片附近,那种在日面坐标系中随日面纬度呈双峰形的分布看不到了;2.当地球观测者和耀斑位于日球电流片同侧时,耀斑事件频次明显高于它们分处不同侧时的情形;3.激波参数（速度、磁场、密度和温度）呈现了同侧高于异侧,强激波多在同侧观测到;4.激波沿日球电流片方向的传播具有一定优势.上述结果表明,日球电流片的存在对瞬变扰动,如耀斑-激波在日球空间,特别是近太阳的传播可能具有重要影响.