火星磁层探测结果的分析研究

重点介绍和分析了国际上对火星磁层探测所取得的资料，并与地球和太阳系其他一些行星磁层进行了对比，简单介绍了火星磁层的理论研究概况，指出了目前火星磁层研究中的主要问题。     

2001年1月26日高纬磁层顶通量管事件的观测研究--空间电流密度计算及分析

讨论了三种根据Cluster Ⅱ四颗卫星的磁场测量数据计算空间电流的方法及其误差,论证了这几种方法的内在一致性,并得到了完全相同的计算结果. 进而依据Cluster Ⅱ 磁场探测资料,计算了2001年1月26日多重磁通量管和FTE事件中高纬磁层顶边界层和磁鞘区的电流密度. 结果表明,磁通量管内电流密度较大,可达到约10-8A/m2;计算精度较高,结果可靠. 本文还应用最小方差分析法（MVA）,发现电流方向与通量管的轴向基本一致;论证了电流MVA分析在研究通量管性质时的作用,同时提出了电流管的概念.     

不同地磁扰动事件期间全球电离层的扰动形态分析

利用全球电离层台站提供的观测数据,分析 了5次不 同类型磁暴事件期间全球电离层F2层f0F2和hmF2的扰动变化. 主要结果 表明：对于延迟型主相磁暴S（C）和S（E）,中高纬电离层首先会出现明显的正相扰动,随 后是明显延迟的负相扰动,负相扰动覆盖范围广,甚至扩展到低纬区, 且持续时间很长, 恢 复及其缓慢,其中S（C）型的扰动更为明显; 对于非延迟型主相磁暴S（A）、S（B）和 S（D ）,高纬电离层正相扰动持续时间较短甚至不出现,中高纬电离层负相扰动的出现、发展和 恢复也相对较快; 磁暴主相强度的大小会对电离层负相扰动的强度、发展和持续时间产生一 定的影响; 高纬电离层扰动在非延迟型主相磁暴恢复相期间会出现明显的地方时效应,地方 时效应随纬度的降低而增强,并且会明显影响到中低纬电离层的扰动;电离层扰动从高纬到 低纬的变化趋势为：f0F2的扰动由负相向正相转化,hmF2的增加由全天出现趋向于只存在于夜间,反映了不同扰动物理机制的作用.     

通量堆积和偶极化过程中的超低频波动

2004年9月17日TC-1卫星在近地磁尾夜侧观测到一次伴随有通量堆积和偶极化过程的典型亚暴事件.本文利用离散小波分析和FFT分析方法对本次事件中4 s精度的FGM和HIA数据进行分析,以了解通量堆积过程和偶极化过程中的低频波特性.分析结果表明,通量堆积过程和偶极化过程中场和粒子有明显的不规则低频波动,主要波动频率范围为4~15 mHz,和Pi-2脉动一致.通量堆积过程中磁场各个分量的低频波动和偶极化过程中的低频波动有明显不同,表明这两个物理过程可能存在不同的波动机制.在通量堆积过程和偶极化过程中,平行磁场方向上温度和速度的波动和垂直方向上温度和速度的波动有明显区别,平行磁场方向上温度和速度的波动有较好的相关性,且热离子密度的波动和平行磁场方向上的波动有较好的相关性,表明存在快模压缩波.TC-1卫星的观测显示通量堆积过程中磁场By分量有明显增长.我们的分析结果表明ULF波与By分量的增长有密切关系,从而可能对亚暴膨胀相的触发有重要影响.     

太阳射电快速活动的理论研究

本文着重介绍了太阳射电快速活动的机制(主要是电子回旋微波激射不稳定性机制和等离子体波-波相互作用机制)研究进展情况,并做了简单的述评。     

MF地磁场模型中磁尾感应电场研究与磁尾离子加速

为研究磁尾感应电场对上行离子的加速,对磁层亚暴期间尾向地磁场在向偶极位形弛豫过程中产生的感应电场进行了理论研究。结果表明：在偶极化过程中磁场的ＢＸ分量下降,ＢＺ分量上升,并产生随时间变化的单峰结构的感应电场,其峰值可超过２０ｍｖ／ｍ;当子午面内地心距离由６Ｒ,变化到１６ＲＥ时,感应电场峰值呈逐渐增大趋势;随着ｚ坐标的增大（远离赤道面）或Ｙ坐标的增大（远离子午面）,感应电场峰值呈逐渐减小趋势;感应电场峰值随磁场向偶极形弛豫周期的减小而增大．理论计算得到的感应电场随时间变化曲线及峰值与观测结果符合较好,本文还对上行离子在感应磁场中的加速进行了估算．     

2001年3月2日磁通量传输事件特性的研究

2001年3月2日11:00 至11:15 UT 期间,Cluster Ⅱ在南半球极尖区晨侧附近磁鞘内探测到3个通量传输事件（简称FTEs）. 本文利用Cluster Ⅱ星簇4颗卫星观测到的磁场和等离子体资料研究了这些通量传输事件的磁场形态和粒子特征. 并利用它们探测到的空间磁场梯度资料由安培定律直接求出星簇所在区域的电流分布. 结果指出：（1）BY占优势的行星际磁场结构在磁层顶的重联可以在极尖区附近发生;（2）FTEs通量管形成初期内外总压差和磁箍缩应力不一定平衡,达到平衡有一发展过程;（3）FTEs通量管截面在L M平面内的线度约为1.89RE;（4）FTEs通量管中等离子体主要沿轴向场方向流动,整个通量管以慢于背景等离子体的速度沿磁层顶向南向尾运动;（5）FTEs通量管中不仅有轴向电流,也存在环向电流. 轴向电流基本沿轴向磁场方向流动. 轴向和环向电流在管内均呈体分布,因而轴向电流产生的环向磁场接近管心时不断减小到零,而环向电流生成的轴向场则不断增大到极值;（6）在通量管的磁鞘部分观测到磁层能量粒子流量的增强,这表明通量管通过磁层顶将磁鞘和磁层内部连通起来了.     

太阳射电毫秒Spike辐射窄带宽的理论探讨

在磁拱底部非线性等离子体密度波传播期间,损失锥分布的反射电子驱动着电子迴旋maser不稳定性的增长,激励出二次谐频波模,支配着太阳射电毫秒Spike辐射。根据这个理论模型,本文着重研究了太阳射电毫秒Spike辐射的频带宽度问题。对于典型参数,计算结果发现:辐射带宽一般为几MHz到几十MHz,最高为100MHz。而且通常折射出的二次谐频z模辐射带宽较窄,而二次谐频o模辐射带宽较宽。     

火星磁层中O^＋离子分布的理论研究

对火星磁层中背阳面区来自电离层的Ｏ＋离子沿磁力线的密度和通量密度分布进行了理论研究．设火星的磁场由内禀磁场和感应磁场相叠加而成,结合不同的内禀磁矩条件进行了计算．结果表明：（１）随着火心距离的增大,火星磁层中Ｏ＋离子的密度和通量密度沿磁力线都呈现出下降趋势;（２）随着Ｚ坐标的增大,火星磁层中Ｏ＋离子的密度和通量密度先呈现出下降趋势,后又逐渐上升;（３）火星的内禀磁场越强,Ｏ＋离子的密度和通量密度沿磁力线下降得越快;（４）在火星磁尾一定距离处,Ｏ＋离子的密度和通量密度随磁矩的增大而减小．这样,可通过探测火星磁层中离子的密度和通量密度分布来确定火星内禀磁场的强弱