太阳风湍流和磁层亚暴的一种机制

太阳风的动量涨落将通过磁层边界在磁尾激发磁流体力学波。快磁声波携带扰动能量传到等离子体片中,发展为激波,或者通过激波的相互作用而耗散能量,使等离子体加热。等离子体片中的随机费米加速机制,使麦克斯韦分布尾巴部分的高能量粒子被加速到更高能。在宁静态时,加热、加速与耗散过程平衡。当太阳风的动量或者其涨落较大时,整个加热和加速过程加剧,更多的高能粒子产生,并从等离子体片中逃逸,形成高速的等离子体流注入近地轨道和极区,表现为磁层亚暴过程。利用这种机制,可以解释地球磁层亚暴的定性特征。     

太阳风动量涨落激发磁层亚暴的机制

本文将太阳风涨落传输能量产生磁层亚暴的机制推广到无碰撞等离子体过程。太阳风的涨落在磁层顶激发压缩阿尔文波,并在磁尾的无碰撞等离子体中传播。尾瓣中满足条件β?1,而等离子体片中β≥1,其中β为等离子体压力与磁压之比。这样,快磁声波在尾瓣中几乎不衰减,而在等离子体片中很快衰减,将波动能量耗散在等离子体片中使等离子体加热或者粒子加速。这种机制还表明,磁尾等离子体片中的高能粒子可以由太阳风涨落动能耗散而被加速,不一定是直接源于太阳。     

太阳风动量涨落激发磁层亚暴的机制

本文将太阳风涨落传输能量产生磁层亚暴的机制推广到无碰撞等离子体过程。太阳风的涨落在磁层顶激发压缩阿尔文波,并在磁尾的无碰撞等离子体中传播。尾瓣中满足条件β?1,而等离子体片中β≥1,其中β为等离子体压力与磁压之比。这样,快磁声波在尾瓣中几乎不衰减,而在等离子体片中很快衰减,将波动能量耗散在等离子体片中使等离子体加热或者粒子加速。这种机制还表明,磁尾等离子体片中的高能粒子可以由太阳风涨落动能耗散而被加速,不一定是直接源于太阳。     

阿尔文涨落与地球磁层亚暴

本文讨论了一种地球磁层的亚暴机制。当行星际磁场有大的南向分量时,磁层的位形可由基本闭式转变为开式。磁鞘中的阿尔文波可以携带超过10~(18)尔格/秒的能流传入磁层尾部,并将能量耗散于等离子体片中。等离子体片中的粒子被加热和加速后,注入近地空间,产生环电流和极区亚暴。计算了剪切流场中阿尔文波的传播过程,以及磁层中阿尔文波的耗散。将本文的结算与[4]中的结果合在一起,可以说明当行星际磁场转向南时,容易发生地球磁层亚暴,但这两者并非一一对应的关系,行星际磁场没有南向分量时也可以发生地球磁层亚暴。     

阿尔文涨落与地球磁层亚暴

本文讨论了一种地球磁层的亚暴机制。当行星际磁场有大的南向分量时,磁层的位形可由基本闭式转变为开式。磁鞘中的阿尔文波可以携带超过10~(18)尔格/秒的能流传入磁层尾部,并将能量耗散于等离子体片中。等离子体片中的粒子被加热和加速后,注入近地空间,产生环电流和极区亚暴。计算了剪切流场中阿尔文波的传播过程,以及磁层中阿尔文波的耗散。将本文的结算与[4]中的结果合在一起,可以说明当行星际磁场转向南时,容易发生地球磁层亚暴,但这两者并非一一对应的关系,行星际磁场没有南向分量时也可以发生地球磁层亚暴。     

2008年1月5日磁层亚暴期间磁尾近地重联事件的THEMIS观测与分析

本文主要应用THEMIS卫星的磁场和等离子体流观测数据,分析了2008年1月5日08∶51~08∶57 UT亚暴膨胀相期间磁尾的一个近地重联事件.在亚暴膨胀相期间,地面的全天空成像仪清楚地记录到了极光的极向扩展,THEMIS的P5卫星在地球同步轨道附近观测到了磁场的偶极化现象.在亚暴膨胀相末期的08∶51~08∶57 UT期间,P3(X_GSM~-9.12R_E) 和P4 (X_GSM ~-9.40R_E) 同时观测到了一对方向相反的高速等离子体流.这对方向相反的高速等离子体流是由磁尾的重联现象所引起.重联的位置被估计位于X_GSM ~-9.12R_E 和X_GSM~-9.40R_E之间较小的空间范围内.并且,在重联位置的两侧,重联的Hall效应被P3和P4两颗卫星观测到.因此,这一磁尾重联事件发生在距离地球非常近的空间范围内.     

磁层亚暴与磁层暴（Ⅱ）:太阳风参数对Dst的影响机制研究

为了研究地磁活动指数D_st受太阳风参数影响,包括行星际磁场（IMF）南向分量B_st、太阳风速度V_?和太阳风-磁层发电机电动势U调制的机制,应用太阳风-磁层-电离层输入-输出[I（t）-O（t）]电网络模型,对磁层亚暴与磁层暴过程中,B_z（t）-D_st、V-a（t）-D_st和U（t）-D_st的激励-响应特性进行模拟。研究表明,B_z是形成亚暴与磁层暴的前提条件,V_st是形成亚暴与磁层暴的充分条件,二者统一于电动势U_st研究结果与观测结果一致。     

我国磁层物理研究的进展和展望

在我国空间科学的开拓者赵九章教授的倡导下，1959年我国开始开展磁层物理研究工作．70年代中期以后，经过20多年的努力，我国磁层物理研究有了很大进展，现已具备重点发展和重点突破的条件本文在文献[1-3]综述的基础上，对近年来我国在磁层物理若干领域内的主要成果进行了补充评述，并对21世纪初我国磁层物理学的发展提出若干建议     

磁层亚暴期间同步高度电子通量突增的理论计算

本文在给定的电场和磁场模式下,利用引导中心的动力学方程,计算了在磁层亚暴期间同步高度处电子通量突增的过程。结果表明:在增长相期间,电子通量并不增长,甚而有下降的趋势,电子通量的突增,大约是在膨胀相的开始。突增事件是发生在地方时半夜到黎明,10点到18点这一时间内没有突增现象,18点以后又发现有突增现象。这些主要特征与卫星的观测结果相符合。     

磁层亚暴期间同步高度电子通量突增的理论计算

本文在给定的电场和磁场模式下,利用引导中心的动力学方程,计算了在磁层亚暴期间同步高度处电子通量突增的过程。结果表明:在增长相期间,电子通量并不增长,甚而有下降的趋势,电子通量的突增,大约是在膨胀相的开始。突增事件是发生在地方时半夜到黎明,10点到18点这一时间内没有突增现象,18点以后又发现有突增现象。这些主要特征与卫星的观测结果相符合。     

太阳风中Alfven湍流的起源

由动力Alfven波沿磁场方向传播的扰动非线性方程，用量纲分析法导出太阳风中Alfven湍流谱. 太阳风中观测到的湍流谱恰是由方程得到谱的特例. 我们提出太阳风中Alfven湍流是一支反向串级的湍流，正向串级的一支湍流已经用于日冕而耗散掉. 理论上提出这支反向的Alfven湍流产生机制是由于动力Alfven波的非线性色散造成的调制不稳定性驱动的.     

低速太阳风的分类

对1970-1980年1AU附近太阳风的观测资料所进行的分析表明,60％的冕旒相关流和40％的CME相关云的流速都不大于350km/s;80％的流速不大于350km/s的低速风起源于冕旒,且除冕旒和CMEs外,看来还存在别的低速风日冕源区.有关冷风的分析表明,近80％的冷风的流速不大于350km/s,80％的冷风起源于冕旒;也有一小部分冷风既非起源于冕旒,也不起源于CMEs.低速风的11年变化显示,在太阳活动各位相,冕旒总是低速风的主要日冕源区.但是,极大位相时的冕旒宽度很可能大于极小和下降位相.     

低速太阳风的分类

对1970—1980年1AU附近太阳风的观测资料所进行的分析表明,60％的冕旒相关流和40％的CME相关云的流速都不大于350km/s;80％的流速不大于350km/s的低速风起源于冕旒,且除冕旒和CMEs外,看来还存在别的低速风日冕源区.有关冷风的分析表明,近80％的冷风的流速不大于350km/s,80％的冷风起源于冕旒;也有一小部分冷风既非起源于冕旒,也不起源于CMEs.低速风的11年变化显示,在太阳活动各位相,冕旒总是低速风的主要日冕源区.但是,极大位相时的冕旒宽度很可能大于极小和下降位相.     

Ulysses的观测与太阳风加速机理初议

Ulysses 是迄今为止第一次沿独特的日球纬度方向考察日球高纬度空间区域的飞船。本文描述了 Ulysses 飞船的部分主要观测结果,并进行了分析,在 Ulysses 飞船穿越太阳南,北极之前,科学家们提出了各种不同的太阳风速度、磁场等参量的纬向变化模型。分析表明,这些模型都不能解释 Ulysses 飞船的观测结果。Ulysses 飞船的观测对经典的太阳风理论提出了挑战,太阳风的加热与加速是一个远没有被解决的问题。观测与分析表明,经典热传导不可能驱动高速流,太阳风的加速伴随着加热的发生,而加热率大小可能与离子的回旋频率有关;太阳风的热源可能不是单一的形式,而且不同形式的热源对太阳的加热贡献大小与日球径向距离有关。本文讨论并分析了几种可能的太阳风加热与加速机制。     

Ulysses的观测与太阳风加速机理初议

Ulysses 是迄今为止第一次沿独特的日球纬度方向考察日球高纬度空间区域的飞船。本文描述了 Ulysses 飞船的部分主要观测结果,并进行了分析,在 Ulysses 飞船穿越太阳南,北极之前,科学家们提出了各种不同的太阳风速度、磁场等参量的纬向变化模型。分析表明,这些模型都不能解释 Ulysses 飞船的观测结果。Ulysses 飞船的观测对经典的太阳风理论提出了挑战,太阳风的加热与加速是一个远没有被解决的问题。观测与分析表明,经典热传导不可能驱动高速流,太阳风的加速伴随着加热的发生,而加热率大小可能与离子的回旋频率有关;太阳风的热源可能不是单一的形式,而且不同形式的热源对太阳的加热贡献大小与日球径向距离有关。本文讨论并分析了几种可能的太阳风加热与加速机制。