宇宙线高能粒子扩散系数的研究

发布时间：2017-12-24 18:31

  本文关键词：宇宙线高能粒子扩散系数的研究　出处：《中国气象科学研究院》2012年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：太阳高能粒子在行星际空间的扩散机制一直被认为是天体物理学的一个十分重要的问题，同时也是空间天气学研究领域中需要深入了解的知识。Parker在1965年首次引入聚焦方程来研究太阳高能粒子的传播问题。通常来说，要给出带电粒子传播方程的解析解是非常困难的，我们一般采取数值方法求解高能粒子传播方程。Jokipii提出的经典的准线性理论认为垂直扩散系数常常比平行扩散系数小很多，因此，以前在研究太阳高能粒子在行星际空间中的传播问题时，经常把垂直扩散系数忽略掉。但是，近年来观测和相关的研究都表明，垂直扩散是太阳高能粒子在行星际空间传播过程中不可忽视的现象，某些情况下甚至可以与平行扩散相提并论。磁场扰动的非线性作用可以引起较大的垂直扩散。Matthaeus等人在2003年得出了带电粒子垂直扩散的非线性引导中心（NLGC）理论，该理论采用平行扩散系数作为一个输入，这个NLGC理论与数值模拟结果符合得比较好。另外，Qin在2007年得到了非线性的平行扩散理论NLPA，这个理论结果如果与NLGC理论联立可以得到扩展的非线性引导中心理论（NLGC-E），该理论是两个积分方程的形式并且可以用来同时求出平行和垂直扩散系数。 本论文研究的第一部分内容是基于推导NLGC理论时引入了一个参数a2，当时根据与数值模拟结果比对取为1/3，，这个参数也进入NLGC-E中。为了确定1/3是不是NLGC-E理论与模拟结果吻合最好的系数值，我们将尝试改变系数a2的大小，来确定与模拟结果吻合最好的系数值。 本论文研究的第二部分内容是将利用2004年Zank等人在JGR文章中提供的一种求解NLGC理论近似解的方法。这个求得的近似解与NLGC理论的准确解能够吻合的很好。我们将采用和Zank相似的方法，去求解非线性平行扩散理论NLPA的近似解，这样就可以同时得到宇宙线传播时的平行和垂直非线性扩散系数的数值解。
【学位授予单位】：中国气象科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：P172.4

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

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本文编号：1329502