磁场重联中离子轨道的混合模拟研究

在使用2.5维混合模拟方法研究了Petschek模型稳态驱动磁场 重联演化的基础上， 本文考察了计算域内各典型区域中粒子分布函数的变化，描绘了重联区不同位置几种类型的 非Maxwell分布函数. 结果表明，磁场重联会将重联区少部分粒子加速到很高的能量，不同 加速程度的粒子将形成球壳状的速度分布. 粒子的轨道特征表明，在重联区中出流的粒子， 有一部分被磁镜捕获，其回旋半径大于重联区宽度，并构成整个流体速度的低速部分. 另外 ，在X中性点附近进入重联区的粒子沿磁力线向出流区以三种形式漂移，分别为：沿磁力线 逃逸、捕获在磁镜中随流体运动、横越磁力线漂移，其比例分别约为70%，20%和10%。     

祝融号火星表面磁场探测仪的沿轨标定

作为中国首次火星探测计划“天问一号”任务的一部分,祝融号火星车于2021年5月15日成功着陆火星表面,并开始在乌托邦平原南部进行科学探测.祝融号火星表面磁场探测仪(RoMAG)是火星车上六个有效载荷之一,它由两个相同的高灵敏度三轴磁通门磁强计组成,随火星车在火星表面进行移动磁测量.尽管在发射前已经进行了火星车磁补偿以消除磁干扰,但由于有效载荷和太阳能电池板等在发射前后的状态不同,需要对磁强计进行沿轨校准,以获得更精确的火星磁场.本文分别利用桅杆偏航旋转和火星车偏航旋转两种方法确定火星水平磁分量.结果表明,两种方法测得的火星水平磁场分量具有较好的一致性,均方根偏差小于2.0nT.火星背景磁场垂直分量则可根据干扰场呈现偶极场分布的假设来约束.磁场测量值与太阳能帆板电流之间的线性相关关系可用于常规探测中的磁场校准,可以得到更精确的火星表面背景磁场.     

地球磁尾等离子体片磁洞的统计分析

本文利用THEMIS卫星的磁场数据和等离子体观测数据,统计分析地球磁尾等离子体片区域线性磁洞的发生率、时空尺度、分布特征、和发生率与地磁AE指数的相关性.分析结果表明磁尾等离子体片区域的磁洞的时间尺度为几秒到几十秒,空间尺度小于当地的质子回旋半径.通过磁洞在空间的位置分布和卫星数据在空间的数据采样分布的对比,我们发现线性磁洞在等离子体片内经常发生,然而在磁尾等离子体片中的发生率要小于太阳风中磁洞的发生率.本文最后统计分析了磁洞发生和AE指数的相关性,结果表明磁洞可能与地磁活动有关系.

     

磁尾中交换不稳定性所产生偶极化锋面的动力学特性研究

本文利用考虑了Hall效应和有限Larmor半径（FLR）效应的磁流体数值模拟研究了在离子惯性长度/离子Larmor半径尺度内偶极化锋面的动力学特性.偶极化锋面由磁尾近地区域中由于热压尾向梯度和磁场曲率力不平衡所引起的交换不稳定性自洽产生.数值研究表明,偶极化锋面是切向间断,在相对该锋面结构静止的参考系中等离子体穿过偶极化锋面的法向速度为零.Hall效应主要影响与偶极化锋面的切平面相正交的电场,使得锋面切向电流增大,同时产生锋面结构不对称.研究表明离子在Larmor半径尺度产生的FLR效应可导致锋面结构的大尺度漂移运动.由FLR效应产生的离子磁化流速在偶极化锋面的日下点处指向昏向,锋面后区域的速度晨向分量增长,从而导致整个锋面结构向晨向漂移.     

磁场重联中的电子加速机制的数值模拟研究

在应用2.5维混合模拟方法研究Petschek模型磁场重联的基础上,考察了试验电子被加速的特征. 模拟结果表明,稳态的低频重联场能将少量试验电子加速到高能,电子的能谱为幂律谱,但总体分布函数未发生显著变化. 电子在整个加速过程中被束缚在低磁场的加速区内,由重联产生的感应电场Ey分量对其直接加速,根据加速时间和加速区域可以将这些电子分为两种情况：初始位于加速区和漂移到加速区被加速.     

金星大气声波传播特性研究以及光学遥感

行星地震能够在大气中激发声波,该波动携带地震信息在大气中上传,可以作为行星地震监测研究的示踪目标.本文研究了不同频率的声波,在金星背景大气条件下的上传特征.通过计算大气密度分布、大气黏滞性和热传导效应引起的声波振幅变化,得到不同频率声波的振幅高度剖面.研究发现低频声波能够上传到较高高度,且振幅出现显著放大.根据振幅的高度分布以及金星光学辐射特征可以得到,通过光学遥感的方式探测金星声波扰动时,所选波段对应的辐射高度应为90 km附近及以上,并据此筛选了探测的可用频段.该研究结果为金星地质活动光学遥感探测的参数选择提供了参考.

     

地磁场中电子束结构运动的横向约束与周期振荡

地球空间环境中的电子束结构能够对空间辐射环境产生重要影响.自由空间中运动的电子束主要受空间电荷效应支配,其结构同时在纵向方向上产生拉伸和在横向方向上产生发散效应.利用所建立的动力学粒子云模型方法,我们研究了平行于地球背景磁场(L~2,L代表磁赤道上空磁力线到地心的距离与地球半径的比值)运动的电子束结构的时空演化情况,发现地磁场中运动的电子束在横向方向上产生明显的边界约束和周期性振荡现象.通过追踪单粒子,明确了电子在横向方向上同时受到自场的静电斥力和地磁场的洛伦兹力作用,静电斥力主要在电子束运动的初始阶段起支配作用,而电子束结构的振荡效果由地磁场的洛伦兹力所支配.通过不同背景地磁场强度下的参量分析,我们进一步验证了这一推论,且电子束结构的振荡周期与电子回旋运动周期基本一致.该研究结果表明地球磁场能够对运动电子束结构产生重要的影响,这对于加深理解地球空间环境中的电子束结构时空演化有着重要参考意义.