上游参数空间的激波分布

本文从Rankine-Hugoniot关系出发,采用阿尔文数A₁、激波角θ₁和气压-磁压比β₁作为上游参数,导出了参数空间中激波区边界的解析表达式;讨论了各类激波在参数空间的分布范围和相互关系;指出只有当上游背景阿尔文波速超过声速时,才有可能通过中间激波实现快、慢激波之间的空间连接和时间演化.     

行星际中间激波

在行星际空间可能存在由各类激波连接而成的混合激波,其组成部分的连接方式和时间演化遵循“慢激波-导灭激波-中间激波-导生激波-快激波”链式规则.中间激波将作为混合激波的必要组成部分,出现在日球电流片的附近,其阵面凹向太阳.上述结论已初步为观测证实,并对行星际激波的三维特性有着重要影响.     

MHD激波解的讨论

从Ｒａｎｋｉｎｅ－Ｈｕｇｏｎｉｏｔ关系出发，以激波切向磁场ξ、上游激波角θ_１和等离子体β_１值为参数研究各类激波解的特性及相互关系，阐明各类激波强度随介质β值的变化规律．结果指出：（１）在ξ＜－１的Ⅰ_ｂ型中间激波区和ξ＞４的快激波区存在双解；（２）慢激波可以直接和中间激波连接，但不能和快激波直接连接；（３）各类激波强度（用激波密度比衡量）随β_１值均有变化：Ⅰ_ｂ型中间激波上支随β_１值增加而下降，下支则上升；Ⅰ_ａ型中间激波和慢激波都随β_１值增加而下降；快激波双解区上支随β_１值增加而下降。下支上升；快激波在１＜ξ＜４区间的解随β_１值增加而上升。     

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。     

Alfvèn波与慢激波的相互作用

本文分析了斜入射波矢与背景磁场和激波法线共面时,一维小幅度Alfvèn波干扰下,慢激波的稳定性问题;论证了Alfvèn波在慢激波上的射线反射和折射规律;并就日冕慢激波情形进行了具体的数值计算。结果表明,除非上游法向流速接近上游法向Alfvèn波波速,在上述斜入射的Alfvèn波干扰下,慢激波总是稳定的。日冕慢激波是这种稳定性的一个例子;日冕慢激波的存在,能使起源于日冕向行星际空间传播（不管它起源于日冕慢激波之内或外）的Alfvèn波的法向能流密度增大。     

慢激波在快激波下游演化的限制

慢激波的演化受其上游介质性质的制约，在等离子体热压与磁压之比β值和离子、电子温度比Ｔｉ／Ｔｅ大于１的介质中不利于慢波变陡形成慢激波。由飞船ＨｅｌｉｏｓＡ，Ｂ探测资料看出，在日心距０．３-１．０ＡＵ区间只有慢速太阳风流中存在有利于慢激波形成的条件。但理论计算和飞船观测指出，在快激波下游流场中β值和Ｔｉ／Ｔｅ都增大，因而在上述区间不论何种流速的太阳风中当有快激波经过后其下游流场内很难形成慢激波。     

行星际空间慢激波的演化

日心距离０．３ＡＵ以内形成的磁流体慢激波在向行星际空间传播过程中，通过向上游发出快压缩波而不断减弱．所发出的快压缩波经非线性变陡转化为快激波，形成由原慢激波和新生快激波构成的激波系统．强度不断减弱的慢激波将逐渐演变为准切向间断．这可能是在１ＡＵ附近很少观测到慢激波的重要原因．     

磁流体冲激波在非均匀磁场中的传播

本文应用Chisnell- no方法,求解了在理想介貭中,垂直磁流体冲激波在非均勻磁場中的传播問題。这种方法,把非均勻介貭分解成无限小的弱間断面,根据气体动力学中波与間断面相互作用的原理,算出激波通过弱間断面时的强度变化,然后用积分求得激波通过整个非均勻区时的强度变化。作者引入了激波的特征速度（它是激波在波前后介貭中传播速度的几何平均值）作为輔助参量,得到形式上比較簡单的激波传播方程。然后考虑了磁压力远大于气体压力的强磁介貭中的激波传播問題,并进行了数值积分。采用的介貭密度模型有三种:（1）阿尔芬波速为常数;（2）密度不变;（3）密度与磁場强度成正比。計算結果表明:当激波由弱磁場向强磁場传播时,激波的强度逐漸变弱。其中,在阿尔芬波速为常数的介貭中,激波强度的衰减最为緩慢;在密度不变的介貭中,激波强度的衰減最为迅速;而在密度与磁場成正比的介貭中,激波强度的衰減則介乎上述两种密度分布之間。作者联系磁流体冲激波在地球外层空間的传播問題进行了討論,密度的模型采取大气啃昔的观測結果（卽上述第三种密度分布）,并进行了适当的外推,估計了在十个地球半径处的磁流体冲激波传到地面时的强度,求出了激波在地面引起的磁場变化与激波初始速度之間的关系。根据上述簡化模型,計算結果表明,在十个地球半径处初始速度为10⁸厘米/秒的激波,传到地面引起的磁場变化大約为60伽（亻馬）,这个数值的量級恰好与中低緯度强磁暴的急始变幅相符。     

水饱和孔隙介质中平面震电波电磁特性的定量模拟

震电效应在地球物理测井和勘探领域拥有十分广阔的前景.为了研究孔隙介质中的震电效应,本文基于毛管模型中渗流场和电流场耦合理论,利用Pride震电理论对震电耦合波传播特性进行了定量模拟;对震电横波、震电快纵波、震电慢纵波的传播速度、衰减常数、电场强度、电流密度以及电荷密度进行了比较,定量分析了其随孔隙度、离子浓度、阳离子交换量的变化规律.分析结果表明:随着频率增大,三种震电耦合波波速、衰减常数以及电流密度与固相速度比值的模值增大,震电横波电场强度与固相速度比值的模值减小,震电快纵波、慢纵波电场模值增大.当频率相同时,震电快纵波波速最大、衰减常数最小,震电慢纵波波速最慢、衰减常数最大,震电横波的波速和衰减常数大小居于快、慢纵波之间;频率不变时,震电慢纵波电场强度与固相速度比值的模值最大,快纵波次之,横波最小;中低频时,震电横波电流密度与固相速度比值的模值略大于慢纵波;高频时,震电慢纵波略大于横波,快纵波一直最小.溶液浓度和阳离子交换量对三种震电波的波速和衰减常数影响很小;溶液浓度越大或阳离子交换量越小,三种震电波电场强度、电流密度与固相速度比值的模值越小,震电快纵波和慢纵波电荷密度与固相速度比值的模值也越小,但是相位几乎都不变.     

基于测试粒子模拟的垂直无碰撞激波对离子的加速研究

本文利用测试粒子模拟的方法研究离子在通过垂直无碰撞激波结构时的加速.我们首先探究了在理想激波条件下,离子通过激波结构后的能量增益与其初始参数(包括回旋相位角、初始位置和上游平均能量)的关系;然后进一步探索了离子通过由自洽的一维混合模拟给出的更接近真实的激波结构时获得的加速,研究了激波内部的电场和磁场结构对离子能量增益的...     

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).     

地球弓激波及其与行星际激波相互作用

给定地球轨道附近的行星际条件和地球弓激波的几何位形,本文分析向阳侧弓激波强度参数沿激波阵面的分布,以及行星际激波与弓激波的相互作用.对于弓激波阵面相对日地连线轴对称的情形,得到如下结论：（1）弓激波强度参数分布相对由行星际磁场和日地连线构成的基准面对称,各激波强度参数的最大值出现在基准面上.磁压比在垂直激波线一侧较大,而气压比在平行激波点一侧较大,导致总压比相对日地连线大致呈轴对称分布.（2）随着行星际磁场与日地连线夹角的增大,弓激波强度参数的最大值有所减小,且位置朝远离日下点方向偏移;但气压比和总压比的分布基本上不受影响.（3）行星际激波透过弓激波之后,切向磁场比更接近于1,但总磁场跳变幅度增大.（4）透过弓激波之后,行星际准垂直激波的总磁场比更接近于1,准平行激波的总磁场比则反之.     

Time-dependent analytic solutions of quasi-steady shocks with cooling

The author presents time-dependent analytical solutions of quasi-steady shocks with cooling, where quasi-steady shocks are objects composed of truncated steady-state models of shocks at any intermediate time. These solutions are compared to simulations with a hydrodynamical code and finally quasi-steady shocks are discussed as approximations to time-dependent shocks. Large departure of both the adiabatic and steady-state approximations from the quasi-steady solution emphasise the importance of the cooling history in determining the trajectory of a shock.