关于动力Alfven波的色散与朗道阻尼

根据完全动力论理论,证明了可由简化漂移动力论方程求得动力Ａｌｆｖｅｎ波色散方程,即横向用磁流体力学方程,纵向用Ｖｌａｓｏｖ方程,在初级近似下由此推导出适合于日冕和太阳风的色散关系和Ｌａｎｄａｕ阻尼,得到在性质上与ＭＨＤ　Ａｌｆｖｅｎ波完全不同的动力Ａｌｆｖｅｎ波,太阳风中Ａｌｆｖｅｎ湍流很容易由动力Ａｌｆｖｅｎ波演化而来。提出由动力Ａｌｆｒｅｎ波构筑太阳风高速流模型将更符合观测结果。     

太阳风中Alfven脉动耗散

本文从动力论Ａｌｆｖｅｎ 波理论出发, 导出太阳风中的Ａｌｆｖｅｎ 脉动的耗散长度理论由太阳向外传播的Ａｌｆｖｅｎ 脉动存在Ｌａｎｄａｕ 衰减和脉动串级数值计算表明, 该理论能够解释Ｂａｖａｓｓａｎｏ〔３〕等人描述的Ａｌｆｖｅｎ 脉动耗散长度与频率的关系; 同时还表明串级的时间尺度对耗散长度有影响     

Alfven行波涌浪携带的场向电场──极光粒子加速机制

提出一个剪切Ａｌｆｖｅｎ波加速极光粒子的新模式。频率远小于离子回旋频率的Ａｌｆｖｅｎ波由磁层向电离层传播会演化成孤波,当场向电流超过离子声不稳定性的临界电流时,激发离子声不稳定性,波与粒子的相互作用产生反常阻尼使Ａｌｆｖｅｎ波演化成行波涌浪。它携带一个方向向上的平行电场,加速极光电子形成分立极光。对等离子体密度、电场及其对应的电势进行了数值计算,结果发现满足磁层加速区条件形成Ａｌｆｖｎ行波涌浪,提供足够强的加速粒子的电场。     

Alfven行波涌浪携带的场向电场──极光粒子加速机制

提出一个剪切Ａｌｆｖｅｎ波加速极光粒子的新模式。频率远小于离子回旋频率的Ａｌｆｖｅｎ波由磁层向电离层传播会演化成孤波，当场向电流超过离子声不稳定性的临界电流时，激发离子声不稳定性，波与粒子的相互作用产生反常阻尼使Ａｌｆｖｅｎ波演化成行波涌浪。它携带一个方向向上的平行电场，加速极光电子形成分立极光。对等离子体密度、电场及其对应的电势进行了数值计算，结果发现满足磁层加速区条件形成Ａｌｆｖｎ行波涌浪，提供足够强的加速粒子的电场。     

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.     

太阳风能量向赤道电离层的传输

从太阳风和地磁参数综合分析出发,将研究太阳风能量输运的范围扩展到了赤道电离层区．同时也对Ａｋａｓｏｆｕ的能量耦合函数作了检验．传输到中低纬电离层的太阳风能量约为极光区焦耳加热能耗的１／１０．能量耦合的赤道电集流效应（包括电动耦合和动力耦合两部分）是十分明显的．     

太阳风能量向赤道电离层的传输

从太阳风和地磁参数综合分析出发，将研究太阳风能量输运的范围扩展到了赤道电离层区．同时也对Ａｋａｓｏｆｕ的能量耦合函数作了检验．传输到中低纬电离层的太阳风能量约为极光区焦耳加热能耗的１／１０．能量耦合的赤道电集流效应（包括电动耦合和动力耦合两部分）是十分明显的．     

Alfven脉动串级加热加速太阳风的二元流体模型

为研究太阳风的加速及加热机制,本又提出计算太阳风加速与加热的二元流体模型．该模型是建立在涂传治等提出的Alfven脉动的波能本级理论的基础上的．它能够描述从1Rs到1AU空间范围内太阳风的加速与加热,特别是它能够描述Alfven脉动的主要特性和Helios卫星对0.29－IAU空间范围内太阳风高速流的观测．上述结果说明Alfven波对太阳风的加速和加热有着十分重要的作用,并为研究太阳风的起源提供理论依据．     

Alfven脉动串级加热加速太阳风的二元流体模型

为研究太阳风的加速及加热机制，本又提出计算太阳风加速与加热的二元流体模型．该模型是建立在涂传治等提出的Alfven脉动的波能本级理论的基础上的．它能够描述从1Rs到1AU空间范围内太阳风的加速与加热，特别是它能够描述Alfven脉动的主要特性和Helios卫星对0.29－IAU空间范围内太阳风高速流的观测．上述结果说明Alfven波对太阳风的加速和加热有着十分重要的作用，并为研究太阳风的起源提供理论依据．     

地球弓激波前的低频磁流体波

一、引言 在地球弓激波前存在着低频磁流体波。这种低频磁流体波是太阳风在地球弓激波上的反射粒子和太阳风粒子之间相互作用产生的。根据人造卫星的观测资料可以得到,在地球弓激波前,Pc3—4脉动频率范围内的低频磁流体波的主频率和行星际磁场强度     

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。     

Transformation and absorption of magnetosonic waves generated by solar wind in the magnetosphere

Resonant transformation of fast magnetosonic (FMS) wave flux into Alfven and slow magnetosonic (SMS) oscillations is investigated in the one-dimensionally inhomogeneous magnetosphere. Spatial distribution of energy absorption rate of FMS oscillations penetrating into the magnetosphere from the solar wind is studied. The FMS wave energy absorption rate caused by magnetosonic resonance excitation is shown to be several orders of magnitude greater than that caused by Alfven resonance excitation at the same surface. It is connected with the spectrum of incident FMS waves. The Kolmogorov spectrum is used in numerical calculations. Magnitude of the Fourier harmonics exciting resonant Alfven oscillations is much smaller than that of the harmonics driving lower-frequency magnetosonic resonance. It is shown that resonant transformation of FMS waves into SMS oscillations can be an effective mechanism of energy transfer from the solar wind to the magnetosphere.     

TTI介质弹性波近似解耦波动方程

借助Christoffel方程可求解出各向异性介质弹性波精确频散关系.利用近似方法进行处理,再通过傅里叶逆变换将频率波数域算子变换为时空域算子,可导出解耦的qP波或qS波波动方程.本文在TTI介质弹性波精确频散关系的基础上,利用近似配方法推导了qP波和qSV波近似频散关系,通过傅里叶逆变换推导了TTI介质qP波和qSV波解耦的波动方程.为了验证近似频散关系的有效性,利用两组模型参数对其进行数值计算,分析了相对误差在不同传播方向上的分布.随后使用有限差分方法分别对均匀、层状及复杂TTI介质弹性波近似解耦波动方程进行数值模拟,结果显示qP波和qSV波完全解耦,并且在各向异性参数η < 0以及介质对称轴倾角变化较大的情况下,纯qP波和纯qSV波近似波动方程依然可以保持稳定.

     

论不同模式大气中的静力适应过程

为了研究大气静力平衡适应过程的本质,利用波动理论和能量转换角度,分别对完全可压缩的等温大气模型、滞弹近似下的等温大气模型和层结中性大气模型进行研究比较.结果表明：大气静力平衡适应过程的本质是声波和混合声重力波对扰动能量的频散过程,滞弹近似模型和层结中性模型均不能完全描述此适应过程;在波动假设下,此三类大气模型中扰动物理量之间的偏振关系同波动的性质有关,气团的运动方程均为椭圆方程,声波和混合声重力波对气团运动的作用差异较显著.
大气静力平衡适应过程中扰动能量以有效势能、有效弹性势能、动能或波动能量的形式存在并相互转换;扰动有效势能与其他形式能量之间的转换与混合声重力波或者重力内波有关,扰动有效弹性势能与其他形式能量之间的转换与声波有关.在完全可压缩的等温大气模型中,扰动有效势能增加1个单位,其中69.9%来自扰动垂直动能,其余30.1%来自扰动有效弹性势能.     

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。     

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。