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．     

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。     

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。     

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.     

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.     

行星际高速流的演化

本文采用一维时变模型,对高速流在行星际空间的演化进行数值模拟．结果表明：１．高速流前沿演化成为由前向快、慢激波和后向快激波构成的激波系统,高速流固有的低密度特征显著减弱前向慢激波的强度,并阻止后向慢激波的出现．２．高速流尾沿产生以快模为主体的前、后向稀疏波,它们对高速流前沿形成的快激波对的演化具有重要作用．     

行星际高速流的演化

本文采用一维时变模型，对高速流在行星际空间的演化进行数值模拟．结果表明：１．高速流前沿演化成为由前向快、慢激波和后向快激波构成的激波系统，高速流固有的低密度特征显著减弱前向慢激波的强度，并阻止后向慢激波的出现．２．高速流尾沿产生以快模为主体的前、后向稀疏波，它们对高速流前沿形成的快激波对的演化具有重要作用．     

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。     

行星际磁场B_y对弓激波影响的MHD结果

利用全球磁流体模拟的结果,本文研究了行星际磁场B_y对弓激波位型的影响.结果显示:随着行星际磁场B_y绝对值的增大,弓激波的日下点距离、旋转对称张角、南北非对称性以及旋转非对称性均随之增加.其中,B_y对弓激波日下点距离的影响可达5 RE左右.东向B_y和西向B_y对弓激波位型影响具有对称性,东向B_y和西向B_y大小相同时弓激波日下点距离、旋转对称张角以及旋转非对称性参数均相同,而南北非对称性参数大小相同正负相反.行星际磁场B_y占主导时弓激波尾部横截面在南北方向上拉伸,并且拉伸程度随着B_y绝对值的增大而增大,弓激波尾部横截面的拉伸现象与磁声波马赫数密切相关.     

行星际激波的传播及其相应的地磁效应

基于 2.5 维理想磁流体力学（Magnetohydrodynamic,MHD）方程组分析了行星际激波在日球层子午面内的传播过程及其相应的地磁效应.日球层电流片（Heliospheric Current Sheet,HCS）-日球层等离子体片（Heliospheric Plasma Sheet,HPS）对于行星际激波的传播具有一定的阻碍作用.当行星际激波相对于HCS 倾斜传播时,相对于扰动源位于HCS 异侧的激波强度较同侧的明显减弱.局地激波面的法线（或形状）对通过激波阵面的磁力线发生偏转的程度和方向起决定性作用.沿激波传播方向其为准平行激波,磁场偏转程度较小,而其两侧部分则为斜激波,磁场偏转程度较大.位于HCS-HPS 位置处的波前形成凹槽,磁力线偏转程度明显加强.行星际激波对磁场的偏转效应是其驱动地磁暴的重要机制,而且地磁效应的强度与地球相对于HCS 的角距离Δθp有明显关系.数值模拟结果表明：任何行星际激波,Δθp=0°处均无法形成较大强度的地磁效应;沿HCS 传播的行星际激波,地磁效应最强的区域位于HCS 两侧;相对于HCS 倾斜传播的行星际激波,地磁效应最强的区域位于HCS 异侧.     

行星际激波特性的数值研究

采用二维二分量 ＭＨＤ模型,应用 ＰＰＭ格式,研究内日球赤道面内 １ＡＵ附近激波波阵面参数的分布特性,以及太阳风速、扰动源宽度、扰动源初始传播方向和行星际电流片对分布的影响．结果指出：（１）均匀背景情况下激波阵面西侧为强磁场区,东侧的动压差比西侧大,而密度比和气压比基本对称;（２）背景太阳风流速和扰动源初始传播方向对参量分布影响较大;扰动源宽度影响不大;（３）当扰动源中心处于电流片东侧或西侧时,密度比、气压比和磁场比峰值均西偏,而动压差峰值和扰动源处于同侧;当扰动源中心与电流片重合时,激波阵面东西两侧都出现峰值,为双峰分布,东侧动力学参数大,西侧磁场强．上述结论与观测资料的统计结果趋势上是一致的．     

行星际激波特性的数值研究

采用二维二分量 ＭＨＤ模型,应用 ＰＰＭ格式,研究内日球赤道面内 １ＡＵ附近激波波阵面参数的分布特性,以及太阳风速、扰动源宽度、扰动源初始传播方向和行星际电流片对分布的影响．结果指出：（１）均匀背景情况下激波阵面西侧为强磁场区,东侧的动压差比西侧大,而密度比和气压比基本对称;（２）背景太阳风流速和扰动源初始传播方向对参量分布影响较大;扰动源宽度影响不大;（３）当扰动源中心处于电流片东侧或西侧时,密度比、气压比和磁场比峰值均西偏,而动压差峰值和扰动源处于同侧;当扰动源中心与电流片重合时,激波阵面东西两侧都出现峰值,为双峰分布,东侧动力学参数大,西侧磁场强．上述结论与观测资料的统计结果趋势上是一致的．     

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。