月球表面电场环境的数值模拟

发布时间：2017-12-29 20:05

本文关键词：月球表面电场环境的数值模拟　出处：《哈尔滨工业大学》2010年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】： 本文深入地模拟了月球表面的电场环境。由于月球表面不同的太空环境,月球表面形成了多种性质不同的鞘层。在同一鞘层中,由于太阳光子的入射角度的不同,在月球表面形成的电场环境也是不同的。月球处于太阳风的环境中,如果只考虑这一因素,在其表面会形成玻姆鞘层。太阳风中的电子入射到月球表面,会使月球表面的电势为负。在月球的阳面,由于太阳光子的入射,月球表面会产生光电效应,发射出光电子,这样会增加月球表面的电势。根据月球所处的不同的太空环境,本文建立了三种鞘层模型:存在势垒的鞘层A;主要由光电子作用,电势单调上升的鞘层B;主要由太阳风中的电子作用,电势单调下降的鞘层C。在电子和光电子满足半麦克斯韦速度分布的初始条件下,给出了各个粒子的密度分布函数。然后对每一种鞘层模型进行分析推导,得出边界条件方程,泊松方程以及电场的表达式。鞘层模型中的有些参数是未知的,需要通过边界方程进行求解。在得出所有的参数后可以通过龙格-库塔法对泊松方程进行求解,得到表面的电场强度和电势,以及在不同位置不同离子的密度。由于太阳光子入射到月球的表面的角度是不断变化的,我们通过改变在月球表面的光电子的密度来比较分析月球表面的电场环境。通过数值模拟和结果分析,我们认为在月球的夜面形成的是鞘层C,太阳光子入射到月球的表面的角度对鞘层C的电场强度和电势都会产生比较大的影响。在月球的阳面,鞘层A、B和C都有可能形成。在光电子密度比较小的时候会形成鞘层C,在光电子密度变大时既可以形成鞘层A,又可以形成鞘层B。在引入势能判断法之后就可以决定鞘层的类型。我们又发现马赫数对鞘层有很大的影响。结合不同鞘层所选择的初始光电子密度的范围和势能判断法则,我们最终给出了对于不同的光电子密度和马赫数的不通过鞘层之间的临界曲线。
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【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P184

【参考文献】