用简单模式法对高纬电离层电场的进一步研究

本文采用的是有二区场向电流但无电导率时角变化的简单模式。文章通过模式计算,系统讨论了在恒稳条件下二区场向电流强度及位相和Hall与Pederson电导率在极光带升高等因素对高纬电场分布的影响。模式说明,二区场向电流的存在使二区电流圈以内电场加强,其外电场大大削弱。这种加强与削弱作用与二区电流的强度与位相均有关。Hall电导率在极光区升高会加强上述作用,Pederson电导率的升高则对其有所削弱。一般说来,极盖区外电场分布的位相与极盖区边界的驱动势不同,一、二区场向电流的位相与驱动势也有差异。这些现象都是场向电流与电导率共同影响的结果。以下结果初步解释了近年来的某些观测现象。最后,本文对简单模式法的应用及今后的某些方向作了探讨。     

极隙区场向电流对高纬电离层电场和电流体系的影响

用Ｋａｍｉｄｅ－Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ方法,在行星际磁场具有较小的北向分量,且｜Ｂｙ｜＞＞｜Ｂｋ｜时,对磁语和磁扰状态以及Ｂｒ＞０和Ｂｙ＜０等不同情况,分别计算了场向电流引起的电离层电势、电场和电流体系．结果表明,极隙区场向电流的存在使高纬向日面区域的电势发生畸变,当Ｂｙ＞０时,无论是磁扰还是磁静日,极隙区电场具有显著的北向分量;等离子体对流有较大的西向分量;电离层电流为东向电流．当Ｂｙ＜０时,电场和等离子体对流的方向与Ｂｙ＞０时相反;电离层电流在磁抗日有西向分量,但在磁静日没有西向分量．电导率对电场和电流体系的影响十分明显,磁扰极光带电导率增强使电流涡从背阳面向向阳而漂移,与静日相比,磁扰时极隙区场向电流引起的电场畸变更为明显,但电场和电流强度的大小却基本保持不变．     

极隙区场向电流对高纬电离层电场和电流体系的影响

用Ｋａｍｉｄｅ－Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ方法，在行星际磁场具有较小的北向分量，且｜Ｂｙ｜＞＞｜Ｂｋ｜时，对磁语和磁扰状态以及Ｂｒ＞０和Ｂｙ＜０等不同情况，分别计算了场向电流引起的电离层电势、电场和电流体系．结果表明，极隙区场向电流的存在使高纬向日面区域的电势发生畸变，当Ｂｙ＞０时，无论是磁扰还是磁静日，极隙区电场具有显著的北向分量；等离子体对流有较大的西向分量；电离层电流为东向电流．当Ｂｙ＜０时，电场和等离子体对流的方向与Ｂｙ＞０时相反；电离层电流在磁抗日有西向分量，但在磁静日没有西向分量．电导率对电场和电流体系的影响十分明显，磁扰极光带电导率增强使电流涡从背阳面向向阳而漂移，与静日相比，磁扰时极隙区场向电流引起的电场畸变更为明显，但电场和电流强度的大小却基本保持不变．     

电导率日夜不均匀性对磁层-电离层电场耦合过程的影响

本文用随时间变化的对流模式,讨论了电导率日夜不均匀性对磁层-电离层耦合过程及大尺度场向电流日变化形态的影响,以Senior-Blanc随时间变化的简单模式为基础,计入电导率日夜变化加以发展,对驱动势随时间变化为阶梯函数的情况进行了讨论。修正模式表明电导率日夜不均匀性对磁层-电离层弛豫过程产生影响,在不同地方时,二区场向电流发展状况不同,达到平衡时间也各异。在某些条件下,中午前后甚至可能达不到平衡。模式计算给出的电位及场向电流图象与观测基本特点相符。这说明S-B模式反映了电场耦合中的主要物理过程,也表明电离层电导率日夜变化的调制作用。     

电导率日夜不均匀性对磁层-电离层电场耦合过程的影响

本文用随时间变化的对流模式,讨论了电导率日夜不均匀性对磁层-电离层耦合过程及大尺度场向电流日变化形态的影响,以Senior-Blanc随时间变化的简单模式为基础,计入电导率日夜变化加以发展,对驱动势随时间变化为阶梯函数的情况进行了讨论。修正模式表明电导率日夜不均匀性对磁层-电离层弛豫过程产生影响,在不同地方时,二区场向电流发展状况不同,达到平衡时间也各异。在某些条件下,中午前后甚至可能达不到平衡。模式计算给出的电位及场向电流图象与观测基本特点相符。这说明S-B模式反映了电场耦合中的主要物理过程,也表明电离层电导率日夜变化的调制作用。     

场向电流驱动下电离层电场的时间演变

本文以Senior-Blanc的驱动电位随时间阶跃变化的简单模式为基础,讨论了随时间阶跃变化的场向电流驱动下电离层电场的时间演变。结果表明,场向电流驱动和电位驱动的总体过程是一致的。在两种情况下,有关物理量都经约50分钟的弛豫时间而趋向于稳定态。但两者也有一定的差异。这主要表现在,电流驱动下极盖区边界上的电位不再是常量,而是一个随时间作指数衰减的函数,最后趋于稳态值;极光区的稳态和初态电场相差不大。此外,电流驱动下场向电流2的稳态值小一些,似乎更接近于观测值;各区电位随纬度的变化更快些,最大电位出现的时间也更早一些。对屏蔽因子和屏蔽时间常数的计算表明,电流驱动比电位驱动的屏蔽要强些。这些都反映了电流驱动和电位驱动的不同特点。     

场向电流驱动下电离层电场的时间演变

本文以Senior-Blanc的驱动电位随时间阶跃变化的简单模式为基础,讨论了随时间阶跃变化的场向电流驱动下电离层电场的时间演变。结果表明,场向电流驱动和电位驱动的总体过程是一致的。在两种情况下,有关物理量都经约50分钟的弛豫时间而趋向于稳定态。但两者也有一定的差异。这主要表现在,电流驱动下极盖区边界上的电位不再是常量,而是一个随时间作指数衰减的函数,最后趋于稳态值;极光区的稳态和初态电场相差不大。此外,电流驱动下场向电流2的稳态值小一些,似乎更接近于观测值;各区电位随纬度的变化更快些,最大电位出现的时间也更早一些。对屏蔽因子和屏蔽时间常数的计算表明,电流驱动比电位驱动的屏蔽要强些。这些都反映了电流驱动和电位驱动的不同特点。     

关于暴时电离层电流分布的南北半球不对称性

采用国际上广泛认可的高层大气和电离层经验模式提供的各种参数, 通过电离层电流连续方程, 计算出强磁暴条件下6月至日和12月至日内, 磁纬±72°和磁地方时00:00～24:00之间电离层电场、电流等的分布. 计算中考虑了地磁和地理坐标间的偏离; 除中性风场感生的发电机效应外, 还包含了磁层耦合(极盖区边界的晨昏电场和二区场向电流)的驱动外源. 结果表明, 6月至日时, 磁层扰动自极光区向中低纬的穿透情况在南、北半球内基本接近, 北半球内略强; 但12月至日时, 呈现明显的不对称性, 南半球的电流穿透远强于北半球, 而电场的穿透则是在北半球更强. 无论南北半球, 在中高纬地区, 午夜至黎明时段出现较强的东向电场分量, 其[WTHX]E×B[WTBZ]的向上漂移效应, 正是解释我们以往不少研究现象中所期盼的物理机制.     

磁层-电离层-热层耦合的模式计算和分析

对磁层-电离层电动耦合和电离层发电机两种效应进行了模式计算,并对所得的一些耦合现象作了综合讨论.结果表明,在中低纬和赤道区的电离层和地磁研究中必须考虑磁层-电离层耦合效应向中低纬区的穿透和屏蔽;潮汐发电机效应对极光区（电导率增高时）的作用也值得重视.这两效应的特征和相对重要性随磁暴的发展阶段而异,在高低纬区也各不相同,但都有明显的晨昏不对称性.此外,弱磁扰对中低纬电离层形态的影响也不容忽视.     

磁层-电离层-热层耦合的模式计算和分析

对磁层-电离层电动耦合和电离层发电机两种效应进行了模式计算,并对所得的一些耦合现象作了综合讨论.结果表明,在中低纬和赤道区的电离层和地磁研究中必须考虑磁层-电离层耦合效应向中低纬区的穿透和屏蔽;潮汐发电机效应对极光区（电导率增高时）的作用也值得重视.这两效应的特征和相对重要性随磁暴的发展阶段而异,在高低纬区也各不相同,但都有明显的晨昏不对称性.此外,弱磁扰对中低纬电离层形态的影响也不容忽视.     

电导率分段线性变化的水平层的点电源电场的数值解

首先给出柱坐标系中电导率分段线性变化的水平层的点源电场的二维边值问题,然后用变分法将边值问题转变为变分问题。用有限单元法解变分问题,将区域剖分成矩形单元,在单元中进行双线性函数插值,将变分方程化为线性代数方程组。解方程组,得各节点的电位值,由此可计算地表的视电阻率。 算例表明,本方法计算结果与精确解十分符合。本文还举了一个定量分析视电阻率年变化的例子。 本方法占用计算机内存约100K数量级。在MV/6000超小型计算机上计算一条电测深曲线的时间为几十秒钟。     

电导率分段线性变化的水平层的点电源电场的数值解

首先给出柱坐标系中电导率分段线性变化的水平层的点源电场的二维边值问题,然后用变分法将边值问题转变为变分问题。用有限单元法解变分问题,将区域剖分成矩形单元,在单元中进行双线性函数插值,将变分方程化为线性代数方程组。解方程组,得各节点的电位值,由此可计算地表的视电阻率。 算例表明,本方法计算结果与精确解十分符合。本文还举了一个定量分析视电阻率年变化的例子。 本方法占用计算机内存约100K数量级。在MV/6000超小型计算机上计算一条电测深曲线的时间为几十秒钟。     

晨昏起伏电场对中性片离子的随机加热

本文从哈密顿原理出发,讨论磁尾中性片中粒子受晨昏起伏电场的影响问题,并把它归结于讨论标准映射的性质.中性片本身是非线性系统,外加起伏场会导致其进入混沌状态.本文计算了进入该状态的临界电场E_c以及不同E下的粒子轨迹.计算表明,观测到的晨昏电场可以使离子进入混沌状态,但远小于电子的临界场值.这样离子运动是随机的,电子运动是规则的.仅对离子的随机加热可能是导致中性片中离子温度高于电子温度的原因.     

晨昏起伏电场对中性片离子的随机加热

本文从哈密顿原理出发,讨论磁尾中性片中粒子受晨昏起伏电场的影响问题,并把它归结于讨论标准映射的性质.中性片本身是非线性系统,外加起伏场会导致其进入混沌状态.本文计算了进入该状态的临界电场E_c以及不同E下的粒子轨迹.计算表明,观测到的晨昏电场可以使离子进入混沌状态,但远小于电子的临界场值.这样离子运动是随机的,电子运动是规则的.仅对离子的随机加热可能是导致中性片中离子温度高于电子温度的原因.     

地震勘探在煤田深部勘查中的应用

为了应对煤炭资源后备不足的现状,对于煤炭资源的勘探,我国加大了深部找煤及矿区外围找煤的力度,地震勘探作为地球物理勘探中一种重要的方法,在找煤、石油、天燃气等方面有着广泛的应用。本文用一个实例介绍了地震勘探在深部找煤中的具体方法及取得的地质效果。     

一种简单的大地电磁阻抗张量畸变分解方法

提出了一种简单的大地电磁阻抗张量畸变分解方法，引入3d/2d模型，使得全畸变的大地电磁阻抗张量被生意人经，通过对比Swift旋转和Bahr分解后的资料，用联系二的畸变矩阵表示浅层三维电性异常体对区域二维构造的局部畸变影响，通过研究畸变张量矩阵，并对其进行分解，可将局部三维电性不均匀体产生的畸变与区域构造分离开来，从而了解区域构造的维数特征和局部畸变类型及其对区域构造的影响，最后，应用3个测点的实际资料，对这种简单的畸变分解方法进行了检验，结果表明，该方法简单且应用方便，解释效果较好。     

磁尾宽频带静电噪声的一种新的激发机制

本文提出了磁尾宽频带静电噪声强谱段的一种新的激发机制。在等离子体片边界层中存在着瞬时的局域性的晨昏电场。电子和离子对该电场的响应不同:在电场存在的区域内,电子作回旋漂移运动,而离子轨道在的时间尺度内可视为直线。由于等离子体片边界层中等离子体是非均匀的,这就导致了电荷分离的产生,从而可激发静电不稳定性。本文通过求解含电场的Vlasov方程,计算了由此产生的不稳定波的频率和增长率,考察了波矢方向。上述计算结果均与强谱段静电噪声的观测特征一致。     

关于大地电流数据整理的总合法

大地电流法在石油普查地区探測高电阻基岩层的起伏情况,是一种有效而且經济的地球物理方法。但是目前在观察数据整理的問題上,尚存在着一些混乱現象。由于整理方法的众多,在同一地区采用不同的方法,往往不能对比。     

关于大地电流数据整理的总合法

大地电流法在石油普查地区探測高电阻基岩层的起伏情况,是一种有效而且經济的地球物理方法。但是目前在观察数据整理的問題上,尚存在着一些混乱現象。由于整理方法的众多,在同一地区采用不同的方法,往往不能对比。