太阳等离子体和磁场输出源表面结构的一种MHD模型

以观测到的光球视向磁场、Ｋ－日冕亮度作为输入,以相应的统计结果为约束条件,利用磁流体力学方程组,给出了等离子体及磁场各参数在源表面上的二维分布．其结果与同期的卫星观测数据和已有的统计结果相比较,显示出相当程度的一致性．     

行星际背景太阳风的三维MHD数值模拟

近地空间的太阳风参数预报具有重要的科学研究意义和实际应用价值,三维磁流体力学（MHD）数值模拟是太阳风参数预报的重要手段.本文建立了一套基于经验模型的三维MHD数值模型.模型的内边界设置在0.1天文单位（AU）处,在六片网格系统下利用TVD Lax-Friedrich格式求解理想MHD方程组,采用扩散法消除磁场的散度.模型以GONG的观测磁图作为输入数据,利用经验模型并结合卫星观测特征确定内边界条件.边界条件中保留了6个可调参数,以便适当调整参数使其方便适合模拟不同太阳活动期的太阳风.利用该模型分别模拟了2007年和2016年的背景太阳风,得到了太阳风速度、密度、温度和磁场强度,这些参数与ACE/WIND卫星观测符合较好.

     

太阳活动上升期源表面太阳风质量流量的速度关系分析

以ＩＰＳ速度、光球磁场、Ｋ─日冕偏振亮度和卫星实地观测数据为基础,综合生成处于太阳活动上升期的１９７６年１０个太阳周（１６４３─１６５２卡林顿周）的源表面高度（Ｒ＝２．５Ｒｓ,Ｒｓ为太阳半径）和日球空间中（ＩＡＵ）太阳同质量流量速度谱。结果表明,速度谱存在与太阳活动上升期一致的＂三段＂结构,且各段分别与不同的磁结构区相对应。     

近日太阳风中磁场回弯结构的MHD模拟

帕克太阳探针(Parker Solar Probe,PSP)在太阳附近发现大量磁力线回弯结构,通常还伴随有太阳风速度增加.这些磁力线回弯的产生机制到目前为止有多种解释,其中有代表性的一种是由慢太阳风中的喷流引起的.我们首先对PSP的就地观测数据进行了统计分析并给出了发生率和空间尺度随径向距离的演化情况,然后使用简化的1.5维磁流体动力学(magnetohydrodynamics,MHD)模型对喷流在太阳风中的演化进行了模拟,其中太阳风被简化为位于黄道面的球对称流.模拟结果表明喷流的确可以导致太阳附近磁力线发生偏转,验证了喷流可以对磁场方向改变有贡献的图景.不过喷流形成的原因还需要进一步研究.

     

太阳活动上升期源表面太阳风质量流量的速度关系分析

以ＩＰＳ速度、光球磁场、Ｋ─日冕偏振亮度和卫星实地观测数据为基础，综合生成处于太阳活动上升期的１９７６年１０个太阳周（１６４３─１６５２卡林顿周）的源表面高度（Ｒ＝２．５Ｒ_ｓ，Ｒ_ｓ为太阳半径）和日球空间中（ＩＡＵ）太阳同质量流量速度谱。结果表明，速度谱存在与太阳活动上升期一致的＂三段＂结构，且各段分别与不同的磁结构区相对应。     

太阳风中磁场与等离子体流耦合的探讨

本文在忽略太阳风中磁场对粒子流温度影响的情况下,利用了两个研究太阳风的二元流体模型的结果,计算分析并讨论了在1AU内太阳赤道面附近,考虑磁场与等离子体流耦合后,各太阳风参数的变化情况。结果表明,太阳风中磁场对等离子休流的作用在方位角向较显著;磁场使太阳风方位角速度在1AU处的值可达到1.85km/s;低速太阳风的角动量主要由其中的磁场携带,磁场能逐步将其角动量传输给等离子体流。     

太阳风中磁场与等离子体流耦合的探讨

本文在忽略太阳风中磁场对粒子流温度影响的情况下,利用了两个研究太阳风的二元流体模型的结果,计算分析并讨论了在1AU内太阳赤道面附近,考虑磁场与等离子体流耦合后,各太阳风参数的变化情况。结果表明,太阳风中磁场对等离子休流的作用在方位角向较显著;磁场使太阳风方位角速度在1AU处的值可达到1.85km/s;低速太阳风的角动量主要由其中的磁场携带,磁场能逐步将其角动量传输给等离子体流。     

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.     

地球磁层的磁场模型

1958年卫星探测发现了磁层,至今已有半个世纪,对磁层电场、电流体系、磁场、粒子分布和等离子体波的探测研究构成了空间物理的重要内容,其结果是各种磁层模型的出现.本文简要综述磁层磁场建模的基本原理、方法和发展历史,对十几种重要的磁层模型的特点、局限性和适用范围进行了对比分析,以Tyganenko模型为例,讨论了磁层模型发展的趋势.     

不考虑磁层顶磁重联的全球三维MHD模型

本文介绍了一个新的磁层全球三维MHD模型,该模型可通过把IMF和地球磁场分开处理的方法“关闭”磁层顶的磁重联,从而可直观地显示不同IMF条件下磁层顶的IMF与地磁场的反平行区域,即磁重联最可能发生的地方,结果表示,IMFBx分量对磁层顶磁重联有重要影响。由于可关闭磁重联,该模型还可有效地研究有无磁重联时,太阳风对磁层位形（如晨-昏不对称性）、粒子输运等重要问题的影响,有助于揭示磁层物理现象的基本特性。     

五矩二流太阳风等离子体特性的数值研究

本文数值求解了各向同性二流太阳风的五矩方程组,得出了1 R_s-2AU区域内太阳风密度、速度、电子和质子温度、它们的热流通量密度q以及非麦克斯韦分布尾部粒子过剩量ξ随日心距离的变化关系.文中比较了二流太阳风五矩模型、四矩模型（ξ=0）和低阶矩模型（不包括q和ξ二个矩方程）的等离子体特性,着重讨论了量ξ对质子温度及其热流通量的影响.结果表明,包括言的五矩方程可改善T_e/T_p和q_e/q_p的计算值与观测值的符合程度.     

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．     

太阳活动区磁场与CMEs和太阳质子事件

文中选了５ 个典型活动区, 分析了这些活动区的磁场, 与活动区相应的ＣＭＥｓ, 太阳爆发事件和太阳质子事件我们发现, 对于Ｅ ≥１０ｍｅＶ 的太阳质子事件有相应的源活动区, 源耀斑和ＣＭＥ; 活动区矢量磁场有剪切, 磁场剪切越强质子事件越强; 多数在质子耀斑发生前出现磁流浮现; 太阳１０ｃｍ 射电爆发持续时间长文中结果还佐证了Ｓｈｅａｌｙ 等的结果： Ｘ 射线耀斑的长持续时间与ＣＭＥ 的发生正相关另外,在５ 个活动区中, 有三个大耀斑发生前没有明显的磁剪切作为它们的先兆, 它们是非质子源耀斑这是Ｍｏｏｒｅ, Ｈａｇｙａｒｄ 和Ｄａｖｉｓ 的磁场强剪切是耀斑产生的必要条件的反例     

五矩二流太阳风等离子体特性的数值研究

本文数值求解了各向同性二流太阳风的五矩方程组,得出了1 Rs—2AU区域内太阳风密度、速度、电子和质子温度、它们的热流通量密度q以及非麦克斯韦分布尾部粒子过剩量ξ随日心距离的变化关系.文中比较了二流太阳风五矩模型、四矩模型（ξ=0）和低阶矩模型（不包括q和ξ二个矩方程）的等离子体特性,着重讨论了量ξ对质子温度及其热流通量的影响.结果表明,包括言的五矩方程可改善Te/Tp和qe/qp的计算值与观测值的符合程度.     

太阳风引起的地磁场扰动的系统辨识

本文利用最小二乘非参数辨识,在线性时不变假设下,对由太阳风变化引起的地磁场扰动进行了研究.用这种方法得到的脉冲响应函数给出了地磁层对太阳风变化响应的宏观外部描述,同时还得到了较好的地磁扰动预报结果.本文不仅对单输入单输出系统（SISO系统）进行了分析,而且也对多输入单输出系统（MISO系统）进行了讨论.