中低纬度电离层对太阳风状态的响应

本文讨论了行星际磁场B₂分量变化时内磁层和中低纬度电离层的响应.指出B₂变化引起的磁层大尺度对流电场的变化在一定条件下有可能透入内磁层,并沿磁力线映射到中低纬度电离层,在那里产生电场和电流体系,从而使S_q电流体系发生畸变,并在地面磁场中反映出来.数值计算表明,当△B₂<0时,S_q电流体系的焦点向东和向高纬移动,地面磁场会观测到数伽马的变化.这就为中低纬地磁观测诊断磁层和太阳风状态提供了一种可能性.此外,本文还用上述物理过程解释了赤道地区一些高空物理现象,如B₂倒转时电离层漂移速度的变化,赤道磁场异常以及赤道q型偶现E层的消失等等.     

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。     

1998年5月磁暴磁层电流体系的地磁效应分析

低纬度地区地磁场的短时变化主要由以下电流体系产生:电离层发电机电流(IDC)、对称环电流(SRC)以及由部分环电流和Ⅱ区场向电流及其电离层回路组成的内磁层三维电流体系(PRFI).此外,由Ⅰ区场向电流及其电离层回路组成的电流体系(FACI)所产生的低纬地磁场也是不可忽略的.本文针对1998年5月1-6日的大磁暴,首先利用多个同子午线台站对的数据分离并消去由IDC电流产生的Sq场.然后,通过线性建模分离其他电流体系产生的磁场成分.结果表明:(1)发生在5月1-6日的磁暴可以分为两个过程,PRFI和FACI电流体系在1-3日不明显,在4-5日伴随着亚暴强烈发生.(2)SRC的变化情况在第一阶段同Dst指数相似,在第二阶段明显滞后于Dst指数.(3)在5月4-5日,PRFI在SRC之前增强,随着PRFI和FACI的恢复,SRC开始增强.这一结果为我们了解环电流和场向电流的形成以及它们的关系提供线索.     

上行离子密度分布特性的理论研究

采用动力学方程，求解了定态情况下磁层中上行离子沿磁力线的分布函数，针对不同的Ｋ_ｐ指数，分别对北半球极光带区起源的上行离子Ｏ_＋、Ｈ_＋和Ｈｅ_＋在子午面内沿磁力线的密度分布及其特性进行了研究．结果表明：１．沿磁力线向外，上行离子密度在近地空间呈急剧下降趋势，在远地空间呈缓慢下降趋势；２．重离子或初始能量较小的离子，其密度沿磁力线向外下降较快；３．Ｋ_ｐ指数越大，离子进入磁层的空间范围越大；４．离子的投掷角分布对密度分布的影响甚小；５．离子密度沿磁力线的下降程度随到Ｘ轴距离的增大而呈增大趋势；６．在典型参数条件下，求得上行离子Ｏ_＋在等离子体片边界附近的密度为１０^－３－１０^－２个ｃｍ^－３，这与观测结果相一致．     

南极中山站与北京地磁中心台1991年3月24日磁暴的变化特征

本文分析了１９９１年３月２４日急始型磁暴的变化特征。分析表明，南极极隙区与中低纬区磁暴形态差异很大。中山站地磁台的磁暴急始为ＳＣ＊型，无明显磁暴主相，它是由一组强烈的磁亚暴所组成。北京地磁中心台的磁暴急始为ＳＣ型，磁暴主相持续时间较短，变化较大。这次磁暴是由磁暴前太阳黑子相对数增多、３月２２日２２ｈ４６ｍＵＴ有３ｂ级耀斑爆发等一系列太阳活动所引起的     

低纬Pi2地磁脉动和亚暴电流体系

本文试图建立一个产生低纬Pi2 脉动的亚暴三维电流体系模型.用这个模型可以模拟地球表面不同纬度和经度上记录的Pi2脉动的波形和偏振图,与低纬Pi2脉动的多台观测结果基本相符.从而定量地解释了Pi2脉动和亚暴电流体系的关系.     

对AE指数的讨论：是否适用于磁层相空间重构

分析表明,目前广泛应用的ＡＥ指数虽然在一定程度能反映极区地磁活动特征,但其物理意义不清,不能描述亚暴活动的物理过程,不宜用来作磁层相空间重构等非线性过程的研究。ＡＵ和ＡＬ虽是不可缺少的描述极光电集流活动的指数,但仍须消除规则日变化ＳＲ的影响、改进推导方法（和台站布局）。     

磁层顶的法向和形状

利用ISEE1& 2 ,AMPTE/IRM和IMP8的高分辨率数据 ,以及MV和TD分析法首次给出了在同一辨认原则下找到的所有磁层顶穿越的法线方向 .在此基础上 ,用分段拟合法研究了磁层顶的平均位形 .结果表明 :(ⅰ )大多数磁层顶穿越是切向间断面 ;(ⅱ )赤道面内的磁层顶存在着某种不对称性 ;(ⅲ )无论行星际磁场南向还是北向 ,夜间一侧的磁层顶截面的张角明显大于白天一侧 ,现有经验模型采用的简单单一曲线可能难以完整描述整个磁层顶的位形 .     

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。     

太阳风湍流和磁层亚暴的一种机制

太阳风的动量涨落将通过磁层边界在磁尾激发磁流体力学波。快磁声波携带扰动能量传到等离子体片中,发展为激波,或者通过激波的相互作用而耗散能量,使等离子体加热。等离子体片中的随机费米加速机制,使麦克斯韦分布尾巴部分的高能量粒子被加速到更高能。在宁静态时,加热、加速与耗散过程平衡。当太阳风的动量或者其涨落较大时,整个加热和加速过程加剧,更多的高能粒子产生,并从等离子体片中逃逸,形成高速的等离子体流注入近地轨道和极区,表现为磁层亚暴过程。利用这种机制,可以解释地球磁层亚暴的定性特征。