多X线磁场重联的卫星观测与模拟研究

发布时间：2020-07-04 11:23

【摘要】：磁场重联广泛存在于星际空间和实验室等离子体中,重联过程中磁场能量快速转化为等离子体的动能和热能,最终改变磁力线宏观尺度上的拓扑结构。空间等离子体的许多爆发现象与磁场重联密切相关,例如:太阳耀斑爆发,磁层亚爆等。近几十年来,卫星观测提供了许多发生在日地空间的无碰撞磁场重联的重要证据。本文结合欧空局Cluster卫星和全粒子模拟数据,对无碰撞多X线磁场重联的结构及其伴随的高能电子特征和产生机制开展研究。主要内容如下。众所周知重联可以有效的产生高能电子。科学家提出了跟磁重联直接相关的四个不同的电子加速区域:通量堆积区,分离线附近的密度耗空区,磁岛和薄电流片。我们选取在2001至2006年间Cluster卫星在磁尾观测到的磁场重联事件,分析重联四个区域中的电子加速效率。定义能量大于50kev的电子通量和小于26kev的电子通量的比值来量化电子加速效率。我们发现,尽管通量堆积区,磁岛和薄电流片比密度耗空区有更大的可能加速电子,但是这四个区域中的电子加速效率没有明显的高低之分而且,最有效的电子加速通常并不出现在这四个区域中。我们的结果对于一步明确重联中电子的加速机制有重要作用。同时利用全粒子模拟研究了在导向场条件下多X线重联中磁岛并合处的物理量特征。多X线重联中的重要产物是磁岛。在系统中存在多个磁岛的情形下,磁岛与磁岛在源自X线的高速出流的带动下很容易发生并合。我们分析了磁岛并合过程的入流和出流,垂直于重联面的电流Jy,Hall电场和磁场等特征,特别是电子的动力学行为特征,并且通过分析广义欧姆定律明确了并合点处重联电场的来源。发现主磁岛间的并合跟对称磁重联特征相似,而主次磁岛间的并合则跟非对称重联的特征类似。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P353
【图文】：

第一章 引言到建立物理模型的数值模拟，实验研究，再到而上下求索。经典磁流体（MHD）理论认为流片，由于等离子体中的有限电导率，使磁结构的过程，同时伴有磁能的瞬时释放，引直观的磁场重联图像如图1.1，蓝色表示初始离子体的出流和入流，红色区域的初始电流场重联分为两个区域[7]。由于初始的粒子或者反方向的磁力线携带等离子相互靠近，直到经典的X形磁场位形结构。

第一章 引言完全导电近似。当Rm<<1的时候，即第二项起主要方程，磁场在等离子体中扩散，表示磁能通过扩散磁场重联的本质就是磁冻结条件的破坏。但通过扩中的重联现象显然鞭长莫及。随后Petscheck，P家在Sweet—Parker模型基础上提出各自的模型，解]。rker在20世纪50年代结合耀斑活动和太阳风—地磁次提出定量的描述稳态磁场重联的物理模型，即S本假设如下：磁重联是发生在中性面上的有限经典

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本文编号：2741061