多层电流片中双撕裂模的耦合

应用边界层理论研究了多层电流片中m≥2的双撕裂模的耦合发展行为．在一阶近似下,解析求得了环位形中撕裂模的外区匹配参数Δ,所得结论对撕裂模的线性和非线性发展均有意义．结果表明,两有理面模之间的耦合总是使双撕裂模更不稳定．耦合的强度不仅与两有理面之间的距离和平衡状态有关,而且与模在两有理面发展的相对强弱有关．两有理面相距愈远,耦合相对愈弱;发展强的有理面处的模对另一有理面处的模影响更大．本文用所得结论对双撕裂模的初始非统性发展行为进行了分析．多层电流片中撕裂模不稳定性引起的自发重朕,可能对太阳耀斑、日冕加热、太阳风和磁层耦合等有重要影响．     

多层电流片中双撕裂模耦合的压强效应

应用边界层理论研究了等离子体压强对多层电流片中m≥2的双撕裂模耦合的线性和非线性发展行为的影响.考虑等离子体的压强效应,在一阶近似下,解析求得了环位形中双撕裂模的外区匹配参数Δ′.结果表明,当等离子体β<<1时,等离子体压强对双撕裂模的两有理面模之间通过撕裂模外区发生耦合作用的线性行为没有定性影响.虽然等离子体压强将影响双撕裂模耦合的非线性行为,但是主要表现在对其单模项的影响,而对由于两有理面模之间的耦合作用产生的耦合项的影响却很小.     

多层电流片中双撕裂模耦合的压强效应

应用边界层理论研究了等离子体压强对多层电流片中m≥2的双撕裂模耦合的线性和非线性发展行为的影响.考虑等离子体的压强效应，在一阶近似下，解析求得了环位形中双撕裂模的外区匹配参数Δ′.结果表明，当等离子体β<<1时，等离子体压强对双撕裂模的两有理面模之间通过撕裂模外区发生耦合作用的线性行为没有定性影响.虽然等离子体压强将影响双撕裂模耦合的非线性行为，但是主要表现在对其单模项的影响，而对由于两有理面模之间的耦合作用产生的耦合项的影响却很小.     

多层电流片中撕裂模不稳定性的数值研究

应用二维磁流体动力学模拟方法数值研究了三层电流片中电阻撕裂模不稳定性的特征及磁场重联过程．结果表明,这是一种复杂的非稳态磁场重联．在初期阶段,三个电流片中分别由撕裂模不稳定性引起磁场重联,形成薄而长的磁岛．随着撕裂模不稳定性的非线性发展,每个磁岛的宽度都逐步增大,以至导致新的磁场重联发生．同时,三个电流片的强度都逐渐减弱,且原中心反向电流区最终消失．部分磁能不断地转化为等离子体的热能和动能,引起等离子体的加热和加速．多层电流片中撕裂模不稳定性引起的自发重联,可能对太阳耀斑、日冕加热、太阳风与磁层耦合等有重要影响．     

多层电流片中撕裂模不稳定性的数值研究

应用二维磁流体动力学模拟方法数值研究了三层电流片中电阻撕裂模不稳定性的特征及磁场重联过程．结果表明，这是一种复杂的非稳态磁场重联．在初期阶段，三个电流片中分别由撕裂模不稳定性引起磁场重联，形成薄而长的磁岛．随着撕裂模不稳定性的非线性发展，每个磁岛的宽度都逐步增大，以至导致新的磁场重联发生．同时，三个电流片的强度都逐渐减弱，且原中心反向电流区最终消失．部分磁能不断地转化为等离子体的热能和动能，引起等离子体的加热和加速．多层电流片中撕裂模不稳定性引起的自发重联，可能对太阳耀斑、日冕加热、太阳风与磁层耦合等有重要影响．     

引力场中磁场重联的数值研究（IV）多层电流片

应用数值方法研究了日冕多层电流片中电阻撕裂模不稳定性的非线性演化和磁场重联过程,结果表明,计算区域顶部附近两侧电流片中的磁岛和等离子体团向上抛射,并携出大量的磁能和热能;中心电流片中的磁岛向下运动,逐渐演变成底部含有３个磁闭合区的冕流结构。进而在中心电流片中再次发生磁场重联,多次形成向下运动的小型磁岛,并与底部磁闭合区发生结合不稳定性。同时在磁闭合区中也有磁场重联发生,导致中心小磁闭合区的湮灭。初始电流片之间的距离趋近,上述演化过程越快。日冕多层电流片中的磁场重联过程可能对日冕物质抛射和日冕加热有着重要影响。     

引力场中磁场重联的数值研究(IV)多层电流片

应用数值方法研究了日冕多层电流片中电阻撕裂模不稳定性的非线性演化和磁场重联过程,结果表明,计算区域顶部附近两侧电流片中的磁岛和等离子体团向上抛射,并携出大量的磁能和热能;中心电流片中的磁岛向下运动,逐渐演变成底部含有３个磁闭合区的冕流结构。进而在中心电流片中再次发生磁场重联,多次形成向下运动的小型磁岛,并与底部磁闭合区发生结合不稳定性。同时在磁闭合区中也有磁场重联发生,导致中心小磁闭合区的湮灭。初始电流片之间的距离趋近,上述演化过程越快。日冕多层电流片中的磁场重联过程可能对日冕物质抛射和日冕加热有着重要影响。     

引力场中磁场重联的数值研究（IV）多层电流片

应用数值方法研究了日冕多层电流片中电阻撕裂模不稳定性的非线性演化和磁场重联过程,结果表明,计算区域顶部附近两侧电流片中的磁岛和等离子体团向上抛射,并携出大量的磁能和热能;中心电流片中的磁岛向下运动,逐渐演变成底部含有３个磁闭合区的冕流结构。进而在中心电流片中再次发生磁场重联,多次形成向下运动的小型磁岛,并与底部磁闭合区发生结合不稳定性。同时在磁闭合区中也有磁场重联发生,导致中心小磁闭合区的湮灭。初始电流片之间的距离趋近,上述演化过程越快。日冕多层电流片中的磁场重联过程可能对日冕物质抛射和日冕加热有着重要影响。     

K-H不稳定性在多电流片系统磁场重联中的效应

等离子体系统中存在两个或多个电流片时,电流片中发生的不稳定性可能会相互作用．行星际磁场北向时,背阳面碰层顶电流片与磁尾等离子体片之间可能发生相互作用,高纬边界层强烈的流场剪切可能促进磁场重联,产生磁层亚暴．本文运用二维可压缩磁流体模拟研究具有强流场剪切的多个电流片系统中磁场重联的演化．结果表明,Kelvin－Helmholtz不稳定性使多电流片系统的磁场重联过程明显加快;相邻电流片之间的距离越近,两者相互作用越强,重联增长率越大;在三电流片系统中,超Alfven速度强流场导致外侧两个电流片中出现强烈的磁场重联,并引发中心电流片的磁场重联．行星际磁场北向时,也可能发生磁层亚暴．     

K-H不稳定性在多电流片系统磁场重联中的效应

等离子体系统中存在两个或多个电流片时，电流片中发生的不稳定性可能会相互作用．行星际磁场北向时，背阳面碰层顶电流片与磁尾等离子体片之间可能发生相互作用，高纬边界层强烈的流场剪切可能促进磁场重联，产生磁层亚暴．本文运用二维可压缩磁流体模拟研究具有强流场剪切的多个电流片系统中磁场重联的演化．结果表明，Kelvin－Helmholtz不稳定性使多电流片系统的磁场重联过程明显加快；相邻电流片之间的距离越近，两者相互作用越强，重联增长率越大；在三电流片系统中，超Alfven速度强流场导致外侧两个电流片中出现强烈的磁场重联，并引发中心电流片的磁场重联．行星际磁场北向时，也可能发生磁层亚暴．     

各向异性等离子体中撕裂模不稳定性和磁场重联的数值研究

应用二维三分量时变可压缩磁流体动力学模拟方法,数值研究了各向异性等离子体(P⊥≠P∥,T⊥≠T∥)中的撕裂模不稳定性和磁场重联过程.计算结果表明,在短暂的线性增长之后,不稳定性将趋于非线性饱和.线性增长率随着各向异性程度|P⊥/P∥|增强而增大,随着等离子体β值减小及磁场y分量By增大而降低.在强垂直各向异性(P⊥>P∥)的情况下,电流片中磁场重联形成的磁岛达到非线性饱和后,在X型点附近形成空腔结构;随着空腔的增大,磁岛逐渐变小,并最终消失.在P⊥>P∥情况下,仅在电流片中心区域可以激发火蛇管不稳定性,电流片中不能形成大型磁岛.     

Dynamics of equilibrium upset and electromagnetic energy transformation in the geomagnetotail: A theory and simulation using particles. 1. Evolution of configurations in an MHD approximation

The process of equilibrium disruption in the system with a current sheet (CS) under the conditions of small magnetic field component normal to CS, which is induced by an external disturbance, has been theoretically studied within the scope of MHD. In the geomagnetotail, this disturbance can be caused by a tearing instability developing in the more distant tail section, or by a ballooning instability in the tail nearest section, or by a rapid reconfiguration at the magnetopause during the disturbance passage in the solar wind. Locally, in a limited CS section, a longitudinal momentum balance is rapidly (on the Alfvén time scale) upset when a fast MHD disturbance, the form of which depends on the presence of CS, passes along the tail. The nonequilibrium temperature, which subsequently evolves through splitting of CS into several current structures, originates on a substantially larger (due to the smallness of the normal field component) time scale. Such a reconfiguration SPONTANEOUSLY develops after the initial equilibrium upset under the action of an external (weak) disturbance. During an analysis within the scope of MHD, this reconfiguration can be described as the well-known process with two pairs of nonlinear waves propagating in both directions from the central sheet plane at constant velocities: these are fast rarefaction waves and the following slow “switching-off” shocks. However, the kinetic theory reveals substantially different relaxation channels. These channels are studied in the second and third work sections, where the kinetic numerical simulation of the problem is presented and the results of this simulation are analyzed.     

地球磁层顶K-H不稳定性与撕裂模的耦合及涡旋撕裂模不稳定性

本文用二维MHD数值模拟研究了地球磁层顶同时存在速度剪切和磁场剪切时Kelvin-Helmholtz不稳定性（K-H）和撕裂模不稳定性（TM）的耦合过程。在雷诺数和磁雷诺数确定时,Alfvèn马赫数值（MA）对耦合特性起决定性作用。在本文选取的参数条件下,若MAAA≥1.4,K-H引起的涡旋运动起控制作用,导致一种新的不稳定性产生。该不稳定性称作涡旋撕裂模不稳定性。其饱和后长时间渐近状态由一个大尺度的流体涡旋和同心磁岛组成。在地球磁层顶通量传输事件（FTEs）中它可能起着重要作用。     

地球远磁尾中的磁场重联——（Ⅱ）局部驱动力的影响

基于可压缩磁流体动力学模型,数值研究了由太阳风引起的局部驱动力对地球远磁尾中磁场重联的影响.结果表明,在远磁尾等离子体片中将发生强迫磁场重联,并形成磁岛和等离子体团.形成磁岛的特征时间很大于流动撕裂模不稳定性引起磁岛非线性饱和的特征时间.磁岛宽度随着磁Reynolds数S的增大而减小,随着尾瓣中等离子体压力与磁压之比值β_∞的降低而减小.认为太阳风引起的局部驱动力对地球远磁尾等离子体片中磁场重联的影响,可能不如流动撕裂模不稳定性那样显著.     

地球磁层顶K-H不稳定性与撕裂模的耦合及涡旋撕裂模不稳定性

本文用二维MHD数值模拟研究了地球磁层顶同时存在速度剪切和磁场剪切时Kelvin-Helmholtz不稳定性（K-H）和撕裂模不稳定性（TM）的耦合过程。在雷诺数和磁雷诺数确定时,Alfvèn马赫数值（M_A）对耦合特性起决定性作用。在本文选取的参数条件下,若M_A<0.4,自发TM占主导地位;当0.4≤M_A<1.4时,TM受到K-H明显调制;如果M_A≥1.4,K-H引起的涡旋运动起控制作用,导致一种新的不稳定性产生。该不稳定性称作涡旋撕裂模不稳定性。其饱和后长时间渐近状态由一个大尺度的流体涡旋和同心磁岛组成。在地球磁层顶通量传输事件（FTEs）中它可能起着重要作用。