准开放磁场线区域模型

为了解释日冕中高能电子束和太阳耀斑中的快速过程,本文提出在活动区双极黑子上空存在一个准开放磁场线区域的定性模型。如图1所示,准开放磁场线区域被确定在开放磁场线下面和耀斑环顶部之间。 由于那里的快速磁重联或撕裂、爆炸式的能量释放引起了区域性的等离子体加速。那些被加速到10—100keV的高能电子束沿着开放的磁场线从太阳大气等离子体逃逸到行星际等离子体中。在每个连续的高度上将产生朗缪尔波等离子体辐射。朗缪尔波同低     

流场对无力磁场稳定性的影响

从准确的MHD方程组出发,本文用线性微扰法研究了无力磁场(1)与流场(2)偶合后的稳定性.求得的色散关系依赖于流速V_0与Alfven速度V_A的比值,变分近似计算给出不稳定产生的充要条件为β=1/3.与磁场正交的横向扰动是最不稳定的模式.     

行星际Alfvén脉动的耗散机制

空间飞船Hellos 1和2的观测表明由0.3AU至0.9gAU,Alfven脉动振幅的衰减比Alfven波传播的WKB解预计的振幅变化要大.Alfven脉动能谱密度的变化可以表示为WKB解预计的能量变化乘以一个衰减因子e~(-2(r-r_0))/λ(f),其中r=0.87AU,r_0=0.29AU,λ(f)称为耗散长度.当频率f>10~(-2)Hz时,λ近似为一常数,λ的变化主要发生在低频区.这一现象对有关Alfven脉动耗散的理论提出了一个新的检验标准。本文导出了与Alfven脉动的波能串级模式和粘性衰减模式相应的耗散长度的解析表达式,并将Helios观测得到的太阳风参数代入进行计算.通过计算结果与实际观测的比较发现,波能串级模式给出的耗散长度的数值及其随频率变化的趋势与实际观测结果一致,而粘性模式给出的结果与实际相差很大.     

等离子体天体物理中的弱湍动和强湍动

本文对等离子体天体物理中的弱及强湍动进行评述,并强调了等离子体的基本相互作用。 弱湍动的主要课题是波—波、波—粒子间的非线性相互作用;相互作用的动力学方程组可用半经典方法导出。讨论了如下重要课题:弱非均匀性介质中波的传播方程,湍动加速和磁发电机制。 分析了控制强湍动现象的查哈罗夫方程。讨论了一些天体物理中的重要问题,例如宇宙天体中自生磁场、电双层、孤波加速、辐射以及爆发等等。     

太阳耀斑非热电子动力学研究

主要讨论太阳耀斑过程中非热电子动力学过程的理论模型以及在硬X射线和射电波段的观测特征。现在广为接受的非热电子动力学过程的模型是"俘获+沉降"模型,由电子的加速、注入、沉降、俘获及能量损失5个部分组成。射电和硬X射线爆发是非热电子在输运过程中与磁场、背景等离子体及其产生的波等相互作用的产物,是非热电子动力学过程的即时反映。通过分析射电和硬X射线辐射的流量、谱和成像特征,可以研究非热电子的空间分布和时间演化,研究非热电子输运过程中发生的碰撞、辐射、散射、波-波、波-粒相互作用等物理过程,研究耀斑磁场、背景等离子体特征,进而为太阳耀斑的磁场结构、太阳大气分布、磁重联模型的研究提供理论和观测依据。     

磁场重联实验室模拟进展

磁场重联是空间等离子体和实验室等离子体中的常见现象,被认为是太阳耀斑和磁层亚暴的重要机制。实验室磁场重联的模拟研究已经有二十余年的历史,并且取得了一系列重要的结果。对几个主要的磁场重联实验装置进行了介绍,给出了各个装置的等离子体参数以及产生重联的方法,回顾了实验室研究中和太阳射电密切相关的几个问题。另外,以中国科技大学的线性磁化等离子体装置为基础,建立了国内首个磁场重联的实验装置,研制了实验中需要的诊断工具,并开展了初步的磁场重联实验。     

定量化无碰撞等离子体中波粒相互作用的理论研究

在无碰撞等离子体中,波粒相互作用会引起电磁场与粒子之间能量转移,其结果之一是重塑粒子速度分布函数.因而,如何定量化波粒相互作用是日球层和天体等离子体研究中的一个基础问题.近年来,在定量化波粒相互作用问题的研究中,取得了很多重要成果.将主要介绍相关理论研究上的进展,特别是,将重点介绍新近提出的度量共振和非共振波粒相互作用的理论方法.还将介绍该方法在度量内日球层阿尔文模式波、质子束流不稳定性和电子热流不稳定性中波粒相互作用上的应用.     

太阳大气等离子体的电流研究

该文讨论了太阳大气等离子体中电流的成因和对各种爆发活动的作用和影响,对目前的研究现状和存在的问题进行了分析讨论,指出虽然磁场是太阳物理观测和研究的关键要素,但是电流也是理解能量的传输与耗散、不稳定性的驱动和激发、等离子体的加热和粒子加速等太阳物理过程的重要概念.该文还提出了一个定性的改进电路模型,认为电流主要产生于太阳内部的发电机过程,同时电路在日冕部分的环形磁场位型也将产生部分新经典电流,通过磁通量管流入太阳大气,并在日冕区域通过磁场重联等过程释放能量.对该模型尚待解决的问题也进行了简单讨论.     

太阳射电辐射的自调制模型

本文采用几何光学近似，研究在日冕条件下，沿着磁场传播的电磁波产生非线性自调制不稳定性的可能．发现只有分米波和米波段的射电爆发，可以在日冕外层产生纵向和横向的自调制不稳定性．而在其它波段，如光学、X射线和高频电磁波，则不会产生这样的非线性不稳定性过程．由纵向自调制不稳定性产生的精细结构具有包络孤波的形状．     

太阳大气中动力学阿尔文波的产生与加热研究进展

动力学阿尔文波是垂直波长接近离子回旋半径或者电子惯性长度的色散阿尔文波.由于波的尺度接近粒子的动力学尺度,动力学阿尔文波在太阳和空间等离子体加热、加速等能化现象中起重要作用.因此,动力学阿尔文波通常被认为是日冕加热的候选者.本研究工作深入、系统地调研了太阳大气中动力学阿尔文波的激发和耗散机制.基于日冕等离子体环境,介绍了几种常见的动力学阿尔文波激发机制:温度各向异性不稳定性、场向电流不稳定性、电子束流不稳定性、密度非均匀不稳定性以及共振模式转换.还介绍了太阳大气中动力学阿尔文波的耗散机制,并讨论了这些耗散机制对黑子加热、冕环加热以及冕羽加热的影响.不仅为认识太阳大气中动力学阿尔文波的驱动机制、动力学演化特征以及波粒相互作用提供合理的理论依据,而且有助于揭示日冕等离子体中能量储存和释放、粒子加热等能化现象的微观物理机制.     

射电喷流中相对论电子束激发的不稳定性

本文作者用相对论电子束在等离子体中运动时的色散关系讨论了纵向传播的波模的稳定性，发现静电Ｌａｎｇｍｕｉｒ波和Ａｌｆｖｅｎ波是不稳定的，并计算了其增长率，而高频电磁模和硝声模是稳定的。相对论电子束激发的Ｌａｎｇｍｕｉｒ波和Ａｌｆｖｅｎ波的不稳定性可用于解释射电喷流中相间的热斑、粒子再加速、辐射机制以及能量传输问题。     

日冕微波辐射甚长周期脉动的观测证据

利用国家天文台微波(1.0-2.0 GHz和2.6-3.8GHz)射电频谱仪于1998年9月23日观测到了一个稀少事件,它是一个伴生多重周期脉动、Ⅲ型爆发和类I型噪暴的复杂射电Ⅳ型爆发,着重介绍该爆发所具有的多重长周期(约7.3、4.9、3.7、1.2和0.4分钟)脉动成分。这个长周期脉动可能是归因于在封闭环中的驻波模式,由于光球层速度场驱动的MHD的Alfven驻波横穿磁场,导致了对射电辐射的调制。此外,由于这些脉动存在向下的运动,也不排除在一个封闭环或开放场结构中传播的扰动引起振荡的可能性。因为Alfven波的共振与光球层5分钟振荡模式相联系,所以甚长周期的脉动可能来自光球层驱动源的假设,可以说明日冕磁环和光球层之间存在一个互相耦合的可能性。     

太阳磁敏谱线的研究

本文综合介绍作者及其合作者们对太阳磁敏谱线的一系列研究结果。主要内容是在对磁敏谱线的Stokes参数转移方程组所得数值解的基础上,从下述诸方面研究太阳光谱磁敏线:(1)Stokes参数轮廓,(2)温度敏感度,(3)磁场增强量,(4)形成深度,(5)塞曼支线与Seares公式,(6)单色像,(7)不对称性与黑子磁场梯度,(8)与Alfven波的关系,(9)磁光效应,(10)由磁敏谱线的Stokes参数轮廓推求向量磁场信息的方法。最后,在“结束语”中对磁敏谱线研究的现状和今后趋势,提出一些概括性的意见。     

实验室模拟磁力线重联的初步结果

在中国科学技术大学的线性磁化等离子体装置上,通过对两个平行电流板施加同向电流,实现重联磁场位型的构造,进而开展实验室等离子体中磁力线重联过程的研究.利用发射探针测量了重联过程中的平行(轴向)电场,实验验证了重联电流与通行粒子的依赖关系.利用磁探针测量了磁场通量的演化,未发现通量堆积现象,与数值预言相符.     

激光驱动亥姆霍兹电容线圈靶磁重联实验的数值模拟

激光驱动亥姆霍兹电容线圈靶的磁重联实验已经提出并进行了多年.当实验中的金属板被强激光照射时产生自由电子,这些自由电子的运动在连接两金属板的两个平行线圈中产生电流,由两个平行线圈内部电流产生的磁场之间随即发生重联.该实验不同于其他直接由Biermann电池效应所产生高β(等离子体热压与磁压的比值)环境下的磁重联实验.对该类实验进行了3维磁流体动力学数值模拟,首次展示了亥姆霍兹电容器线圈靶如何驱动磁重联的过程.数值模拟结果清楚地表明,磁重联的出流等离子体在线圈周围发生与实验结果相一致的堆积现象.线圈电流产生的磁场可高达100 T,使得磁重联区域周围的等离子体β值达到10^-2.与实验室结果进行比较,数值模拟重复了实验展示的大多数特征,可有助于深入认识和理解实验结果背后的物理学原理.     

X射线脉冲星周期的变化与吸积盘边界的K-H不稳定性

本文在中子星磁层与吸积盘之间引入了一个速度、密度、压强和磁场都连续变化的有限厚度的剪切层,以代替Anzer理论中的切向间断面,用磁流体力学方法讨论了中子星磁层与吸积盘交界处等离子体可压缩情况下平面波扰动的K-H不稳定性。结果表明,K-H不稳定性依然存在,径向波矢扰动成为不稳定的主要模式。文中特别讨论了剪切层厚度取值对中子星自转的影响,表明适当调节剪切层厚度就可解释X射线脉冲星周期的变化。将此模型应用到脉冲X射线源Her X-1上,得到较好的结果。     

日冕亮点的观测特征和供能机制

该文通过综述相关研究成果,对日冕亮点的观测特征和供能机制进行了总结和评论.日冕亮点是发生在过渡区和低日冕的小尺度局地增亮现象,经常在X射线和极紫外波段观测到,其寿命在5～40 h之间.日冕亮点的产生和演化与双极磁场的相互作用紧密相关.对于日冕亮点的供能机制,目前主要存在三种观点:(1)磁场对消的观点,当不同极性的磁场区域相互靠近时,局地发生磁重联,并在重联区域加热等离子体,从而导致X射线和极紫外辐射的增强;(2)分隔线重联,与日冕亮点相联系的磁场结构可以形成分隔线重联位形,沿分隔线的快速磁场重联导致过渡区和日冕局地的等离子体被加热,从而产生日冕亮点;(3)光球水平运动所诱发的电流片为亮点提供了能量来源.近期研究表明,三种机制可能同时作用,为亮点提供所需的能量.     

微波爆发中具有双峰结构的准周期振荡的初步分析

本文分析了1989年3月9日,11日,13日与AR5395产生的耀斑成协的,叠加在2cm微波爆发上的具有双峰结构的准周期振荡.利用磁流环结合的非线性不稳定性机制,对等离子体和磁场相互作用的过程进行了定性的分析,并计算了几个有关的参数.最后进行了简单的讨论.     

关于磁声重力波传播性质的探讨

本文对充满垂直均匀磁场的等温大气内的磁声重力波做了严格的解析分析,并将其通解表述成广义超几何函数的形式。该解可用于对磁大气内振荡现象的进一步数值模拟研究。对解的分析澄清了若干磁声重力波的传播性质。     

太阳日冕加热事件的多波段分析

随着大熊湖太阳天文台的1.6 m口径的新太阳望远镜(BBSO/NST)的成功运行,太阳观测已经进入了优于O.1″的高分辨率时代.这有助于详细分析单个曰冕加热事件,从而为日冕加热问题的最终解决提供原始的高分辨率的观测证据.利用NST所获得的在中性氦10830 A谱线、氧化钛7057 A谱线和H_α蓝翼(-0.7A)高分辨率成像观测数据,结合太阳动力学天文台上搭载的大气成像仪(SDO/AIA)和曰球磁场成像仪(SDO/HMI)同时观测到的极紫外和纵向磁场成像数据,分析了源自太阳米粒间通道的两个小的曰冕加热事件(磁环增亮)中的磁场演化.发现:这两个增亮磁环的足点都处于磁场中性线附近的一侧,一个磁环的足点伴随着一个小的纵向磁场单元的消失和两个米粒之间新形成的连接;在另一磁环的足点伴随着纵向磁场的微弱变化和一个米粒的破碎.据此,倾向于认为发生在太阳米粒之间底层大气的重联同时产生了高温和低温物质的外流.同时指出高分辨率和高偏振测量精度的光球磁场观测对于最终解决曰冕加热问题是至关重要的.