电离层加热实验中超强电子密度增强特征

2011年11月利用欧洲非相干散射雷达协会(EISCAT)的大功率加热设备和诊断设施开展了挪威高纬度地区电离层加热实验. 在此次加热实验中, UHF雷达探测到了十分明显的电子密度增强现象, 反射高度附近电子密度最大增幅可达269.3%, 而在远离谐振区的300~500 km及以上高度的增幅也可达30%~50%. 通过对加热前后离子线谱和数据残差的对比分析, 表明300~500 km的电子密度增强是真实可信的, 在如此大的空间范围出现增幅如此大的电子密度增强特征实属罕见. 另外通过对等离子体线谱的分析, 得到了等离子体线双谐振峰结构, 本文利用电子的速度分布函数和等离子体线谱之间的关系, 对加热实验中观测到的等离子体线谱进行了仿真, 提出了超热电子是引起本次电子密度增强的可能机制. 并利用仿真中所使用的超热电子速度参数对超热电子的电离能力、横向和纵向自由程进行了计算, 最终验证了所提出的物理机制的合理性.     

2005年8月24日磁暴主相期间亚暴过程的多卫星联合观测分析

本文根据OMNI、TC-2卫星、LANL系列卫星、Cluster星簇卫星(C1-C4)以及加拿大的8个中高纬地磁台站的观测数据,研究了2005年8月24日强磁暴(SYM-H_min~ -179 nT)主相期间的强亚暴(AL_min~ -4046 nT)事件特征.该强磁暴在大振幅(IMF B_{z min}~ -55.57 nT)、短持续时间(~90 min)的行星际磁场条件下产生,有明显的磁暴急始(SSC),强度较大且持续时间较短.发生在磁暴主相期间的亚暴发展的主要特征如下:亚暴增长相期间,C1-C4卫星先后穿越中心等离子体片;亚暴膨胀相触发后,在近地磁尾(X~-6R_E)可观测到磁场偶极化现象;等离子体无色散注入区在亚暴onset开始后迅速沿经向扩展,但被限制在有限的经度范围;磁纬60°附近,Pi2地磁脉动振幅超过了100 nT.膨胀相开始后,在中、高磁纬地磁台站可观测到负湾扰,近地磁尾可观测到Pi2空间脉动,中磁尾区域可观测到尾向流、磁重联以及O⁺/H⁺数密度比值在亚暴onset之后增大等现象.分析表明该强磁暴主相期间的强亚暴现象发生时序是自内向外:X~-6R_E处TC-2观测到磁场偶极化(~09:42:30 UT),同步轨道卫星LANL1994-084观测到等离子体无色散注入(~09:44:30 UT),X~-17.8R_E处C1观测到磁场重联(~09:45:30 UT),由此推断该亚暴事件很可能是近地磁尾不稳定性触发产生,其发生区域距离地球很近.     

顶部电离层离子密度经度结构的特征及其随季节、太阳活动和倾角的变化

本文利用DMSP卫星测量数据和傅里叶分解和重构方法,研究了地磁平静期顶部电离层总离子密度(Ni)经度结构的多重波数特征及波数4的年变化、逐年变化、地方时差异和随倾角的变化.傅里叶分解和重构的结果表明,顶部电离层平均Ni的经度结构中同时含有以波数1至波数4为主的多重分量,不同波数分量的幅度和相位各不相同.对波数4分量的分析表明,波数4的幅度在春秋季最强,北半球夏季高于冬季;随太阳活动水平增强,波数4分量的幅度增高,至太阳活动高年幅度达到最高,此后随太阳活动水平降低而减小,与F10.7呈正相关;春秋季和北半球夏季波数4分量在傍晚最强,晚上和上午次之,黎明最弱,从09LT到21LT,波数4的相位依次滞后,暗示向东移动.分析还发现,日落期间波数4幅度依赖倾角,春秋季随倾角的变化呈双峰结构,两个极大出现在倾角±18°附近,暗示赤道等离子体喷泉效应对顶部电离层经度结构的控制作用.     

2008年1月5日磁层亚暴期间磁尾近地重联事件的THEMIS观测与分析

本文主要应用THEMIS卫星的磁场和等离子体流观测数据,分析了2008年1月5日08∶51~08∶57 UT亚暴膨胀相期间磁尾的一个近地重联事件.在亚暴膨胀相期间,地面的全天空成像仪清楚地记录到了极光的极向扩展,THEMIS的P5卫星在地球同步轨道附近观测到了磁场的偶极化现象.在亚暴膨胀相末期的08∶51~08∶57 UT期间,P3(X_GSM~-9.12R_E) 和P4 (X_GSM ~-9.40R_E) 同时观测到了一对方向相反的高速等离子体流.这对方向相反的高速等离子体流是由磁尾的重联现象所引起.重联的位置被估计位于X_GSM ~-9.12R_E 和X_GSM~-9.40R_E之间较小的空间范围内.并且,在重联位置的两侧,重联的Hall效应被P3和P4两颗卫星观测到.因此,这一磁尾重联事件发生在距离地球非常近的空间范围内.     

Kinetic Alfven waves in plasma sheet boundary layer—particle aspect analysis

The particle aspect approach is adopted to investigate the trajectories of charged particles in the electromagnetic field of kinetic Alfven wave. Expressions are found for the dispersion relation, damping rate and associated currents in homogenous plasma. Kinetic effects of electrons and ions are included to study kinetic Alfven wave because both are important in the transition region. It is found that the ratio β of electron thermal energy density to magnetic field energy density and the ratio of ion to electron thermal temperature (T_i/T_e) affect the dispersion relation, damping-rate and associated currents in both cases (warm and cold electron limits). The treatment of kinetic Alfven wave instability is based on the assumption that the plasma consists of resonant and non-resonant particles. The resonant particles participate in an energy exchange process, whereas the non-resonant particles support the oscillatory motion of the wave.     

等离子质谱(ICP-MS)对高含量元素硫样品中的微量元素分析前处理方法初探

用等离子质谱(ICP-MS)分析一些特殊样品的时候,前处理方法成为分析样品成功与否的关键,对于高基质含量的样品测量其微量元素含量更是如此。元素硫超过99%的自然硫样品中微量元素的测定一般使用燃烧的方法去除自然硫,但是一些易挥发性的元素也因此失去而测不出来。作者试图采用硫升华的方法去除硫基质,通过在原样品中加入内标,分析测定后计算内标的回收率确定出元素Be,Sn,Sc,U和稀土元素(REE)的回收率都在90%以上,可以用升华硫方法很好地测定,而元素Tl,Hf,W,Nb,Zr,Ta等的回收率则在75%以下,不适合用该种方法测定。     

宁静期间双峰电流片的观测研究

2001年8月19日2011～2030UT,AE指数相对较小(40～130 nT),Cluster 卫星穿越磁尾电流片.利用Cluster 观测资料分析,发现宁静期间有双峰电流片存在,这期间没有明显的高速流,没有明显的电流片振荡. 同时,进一步分析双峰电流片中的离子特性发现:质子数密度Np在中性线（<Bx> = 0）附近相对较大,呈非对称性分布;质子温度分布比较均匀;在中性线两侧,质子y方向上的流速Vy方向相反. 最后讨论LHDI（低混杂漂移不稳定性）的非线性演化可能是形成宁静期间双峰电流片的主要机制. 这些对进一步完善电流片形成机制可能有很重要的意义.     

EISCAT雷达观测到的极区电离层等离子体反常对流

综合分析EISCAT雷达与卫星当地测量数据,并利用磁层磁场模式对磁力线进行追踪,研究了发生在极光椭圆朝极盖边界附近电离层中,一例反常的背离太阳流动的强等离子体对流事件,及相关的太阳风-磁层-电离层耦合过程.结果表明,磁暴期间IMFBz指向南时观测到这一反常高速对流,及其相应的等离子体性态特征,很可能是向阳侧磁层顶磁重联过程在电离层中的印记.     

等离子直读光谱分析测定地质样品中10个造岩元素

在聚四氟乙烯密封溶样罐中，岩石样品经盐酸，硝酸，氢氟酸，高氯酸加热溶解，保存了易挥发组分ＳｉＦ４用热沸盐酸溶解Ａｌ，Ｃａ，Ｍｇ的氟化物再生沉淀，用饱和硼酸溶液充分配合氟离子，制成的样品溶液在等离子直读光谱仪上，可快速同时测定了Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｋ，Ｎａ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｐ等１０个造岩元素，方法准确可靠，已在日常检测工作中应用。     

Trace element partitioning during high-P partial melting and melt-rock interaction; an example from northern Fiordland, New Zealand

Pods of granulite facies dioritic gneiss in the Pembroke Valley, Milford Sound, New Zealand, preserve peritectic garnet surrounded by trondhjemitic leucosome and vein networks, that are evidence of high‐P partial melting. Garnet‐bearing trondhjemitic veins extend into host gabbroic gneiss, where they are spatially linked with the recrystallization of comparatively low‐P two‐pyroxene‐hornblende granulite to fine‐grained high‐P garnet granulite assemblages in garnet reaction zones. New data acquired using a Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer (LA‐ICPMS) for minerals in various textural settings indicate differences in the partitioning of trace elements in the transition of the two rock types to garnet granulite, mostly due to the presence or absence of clinozoisite. Garnet in the garnet reaction zone (gabbroic gneiss) has a distinct trace element pattern, inherited from reactant gabbroic gneiss hornblende. Peritectic garnet in the dioritic gneiss and garnet in trondhjemitic veins from the Pembroke Granulite have trace element patterns inherited from the melt‐producing reaction in the dioritic gneiss. The distinct trace element patterns of garnet link the trondhjemitic veins geochemically to sites of partial melting in the dioritic gneiss.