中子星自洽的有限磁层大气模型

本文讨论的是中子星自洽的有限磁层大气模型,先用试探解方法得到一个解析解,它给出有限磁层大气的分布轮廓,然后用能量最小原理讨论了其特性,取得了有意义的结果。同时,通过对其等离子体与真空交界面的研究,得出其交界面也是稳定的。最后,我们对模型的发展作了展望,指出赤道区的超共转,可能与子脉冲漂移有关,从这个模型出发,我们将可能最终建立一个自洽的有辐射的模型。     

基于范阿伦双星EMFISIS观测数据的NWC和NAA人工甚低频台站信号的内磁层全球统计分布

地球表面的人工甚低频台站信号可以穿透电离层泄漏进地球磁层导致内辐射带电子沉降到两极大气.因此研究人工甚低频台站信号的空间全球分布特性对于分析辐射带电子的损失具有重要科学意义.本文使用范阿伦双星从2013年到2018年共计6年的高质量的波动观测数据,统计了 NWC(19.8 kHz)、NAA(24.0 kHz)两个人工VLF台站信号的全球分布,分析了台站信号的电场功率谱密度对地理经纬度、磁壳值L、磁地方时MLT、地磁活动水平的依赖性.结果表明,在内磁层中,人工台站VLF信号主要沿着台站位置对应的磁力线传播,夜侧强度高于日侧,冬季高于夏季.这种日夜和夏冬差异的形成是因为夜侧和冬季的日照强度较弱,电离层电子密度较低,VLF信号较容易穿透电离层进入磁层.此外人工VLF台站信号的全球分布受地磁活动的影响很弱.这些统计观测结果给出了 NWC和NAA两个重要人工VLF台站信号强度的全球分布特征,为进一步分析人工VLF台站信号与地球辐射带电子的波粒相互作用提供了关键信息.     

连接太阳和地球的磁脉

太阳是距我们最近的一颗恒星。除了可见光以外。长期以来,科学家们相信,在地球和太阳之间还一定有着某种联系。观测发现,太阳每时每刻往外喷射着高速带电微粒流——也称为等离子体流,人们已习惯地称其为“太阳风”。它有时伴随着日冕物质抛射十分强劲。产生名副其实的“太阳风暴”。当太阳风暴袭击地球时,幸亏有地球磁层作为天然防线,人们才得以安然无恙。     

磁层亚暴与磁层暴（Ⅱ）:太阳风参数对Dst的影响机制研究

为了研究地磁活动指数D_st受太阳风参数影响,包括行星际磁场（IMF）南向分量B_st、太阳风速度V_?和太阳风-磁层发电机电动势U调制的机制,应用太阳风-磁层-电离层输入-输出[I（t）-O（t）]电网络模型,对磁层亚暴与磁层暴过程中,B_z（t）-D_st、V-a（t）-D_st和U（t）-D_st的激励-响应特性进行模拟。研究表明,B_z是形成亚暴与磁层暴的前提条件,V_st是形成亚暴与磁层暴的充分条件,二者统一于电动势U_st研究结果与观测结果一致。     

亚暴期间等离子体对流速度及热层纬向风速度变化的统计学分析

本文利用2001年至2005年间CHAMP卫星及DMSP(F13,F15)卫星观测数据,对亚暴发生前后,亚暴初始位置所在磁地方时(Magnetic Local Time,MLT)东侧2h(+2h,MLT)至西侧4h(-4h,MLT)范围内等离子体对流速度(Vy)及热层纬向风速度(Uy)的变化进行了统计学分析.研究发现在亚暴发生后的1.5h内,所有MLT区间的Vy均明显增大,且峰值位置的地磁纬度向赤道侧移动,1.5h后,Vy减小,峰值的纬度向极区移动,表明亚暴的发生能显著增强等离子体对流速度;在亚暴发生位置的西侧0~2h内,Vy增幅最大,这表明亚暴对热层的影响主要在西侧,影响最大的区域是西侧0~2hMLT区间;Uy在亚暴发生后3h持续增大,其对亚暴的响应相较于Vy有1.5h的延迟.     

太阳风压力系数的研究

利用全球磁流体力学(MHD)的模拟结果,研究了太阳风压力系数与上游太阳风参数和日下点磁层顶张角的相关性.在识别出日下点附近磁层顶位置后,通过拟合得到日下点附近的磁层顶张角.在考虑上游太阳风中的磁压和热压以及磁层顶外侧的太阳风动压的情况下,计算了太阳风压力系数.通过分析行星际磁场不同方向时太阳风动压在日地连线上与磁压和热压的转化关系,详细研究了太阳风参数和日下点磁层顶张角对太阳风压力系数的影响,得到以下相关结论:(1) 在北向行星际磁场较大(B_z≥5 nT)时,磁层顶外侧磁压占主导,南向行星际磁场时磁层顶外侧热压占主导;(2) 太阳风压力系数随着行星际磁场的增大而增大,随着行星际磁场时钟角的增大而减小;并且在行星际磁场大小和其他太阳风条件相同时,北向行星际磁场时的太阳风压力系数要大于南向行星际磁场时的;北向行星际磁场时,太阳风压力系数随着太阳风动压的增大而减小,南向行星际磁场时,太阳风压力系数随着太阳风动压的增大而增大;以上结论是对观测结果的扩展;(3) 最后,我们还发现太阳风压力系数随着日下点磁层顶张角的增大而增大.     

2001年1月26日高纬磁层顶通量管事件的观测研究

2001年1月26日11:10～11:40UT, ClusterⅡ卫星簇位于午后高纬磁鞘边界层和磁鞘区,此 时行星际磁场Bz为南向. 本文对在此期间观测到的多次磁通量管事件作了详细的研究 ,获得一系列的新发现：（1）高纬磁鞘边界层磁通量管的出现具有准周期性,周期约为78s ,比目前已知的磁层顶向阳面FTE的平均周期（8～11min）小得多. （2）这些通量管都具有 强的核心磁场;其主轴多数在磁场最小变化方向,少数在中间变化方向,有些无法用PAA判 定其方向（需要用电流管PAA确定）,这与卫星穿越通量管的相对路径有关. （3）每个事件 都存在很好的HT参考系,在HT参考系中这些通量管是准定常态结构;所有通量管都沿磁层顶 表面运动,速度方向大体相同,都来自晨侧下方. 通量管的径向尺度为1～2RE, 与通 常的FTE通量管相当. （4）起源于磁层的强能离子大体上沿着管轴方向由磁层向磁鞘运动; 起源于太阳风的热等离子体沿管轴向磁层传输. 通量管为太阳风等离子体向磁层输运和磁层 粒子向行星际空间逃逸提供了通道. （5）每个通量管事件都伴随有晨昏电场的反转,该电 场为对流电场.     

北京地区Pi2脉动和地磁AE指数的关系

分析了北京地区1998年1月1日至3月26日和4月24日至6月13日共136天记录的Pi2脉动事件特性,并与同时期亚暴AE指数进行了对比.结果发现,在北京地区越靠近日侧,观测到的Pi2脉动事件越少,幅度也越小.并不是每次亚暴都能激发空腔振荡模,亚暴强度的增加也并不代表空腔振荡模产生概率的增加.随着亚暴AE指数的增大,Pi2脉动的平均幅度基本上也在增大.但也有例外,可能是由于北京观测地点距离亚暴电流楔位置较远造成的.北京地区的Pi2脉动可以发生于亚暴的整个过程中,从AE指数开始增长期间（亚暴增长相）,一直到亚暴AE指数恢复正常（亚暴膨胀相后期）.某些亚暴没有对应着Pi2脉动事件,其AE指数从小于200nT一直到800nT以上.从观测数据来看,北京地区虽然纬度分区在低纬区域,但其Pi2脉动的特性与中纬Pi2特性更为靠近.所以不宜用北京地区Pi2来预报亚暴,以避免误报和漏报.