磁场重联中的电子密度空穴

发布时间：2024-04-18 04:20

　　磁场重联是常见于空间及实验室等离子体中的一种重要物理过程,它与太阳耀斑、磁层亚暴等多种爆发现象相关。磁场重联作为一种能快速将磁能转化为等离子体动能与热能的机制,最早是由Giovanelli于1946年,为了解释太阳耀斑中的粒子加速而提出。自那时以来,人们利用模拟、观测及实验等手段对磁场重联进行了大量的研究。本文利用二维PIC模拟,研究了初态为Harris电流片的无引导场磁重联中,分离线附近的演化过程,得到了以下结论。1.无碰撞重联的扩散区结构模拟结果显示,磁化粒子沿着分离线流入X点附近,被重联电场加速后沿着分离线内侧流出X点。粒子在沿分离线流入的过程中,受到该处平行方向电场的作用加速,造成分离线上电子密度的下降,称为电子密度空穴。2.改变模拟参数的结果通过改变模拟中使用的参数(电子/离子质量比,光速/阿尔芬速度比),发现改变的ωpe/Ωe值会改变沿分离线的平行电场大小,从而改变电子密度空穴的形态。

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.3MRX装置位型(丫由11ad

图１．４?ＭＲＸ装置所得到的霍尔四极磁场的重联图像，图中色表表示的物理量为垂直于??重联平面的磁场，箭头表示该处平面内磁场的方向和大小（Ｒｅｎ?ｅｔ?ａｌ．，２００８）??４??

图１．４?ＭＲＸ装置所得到的霍尔四极磁场的重联图像，图中色表表示的物理量为垂直于??重联平面的磁场，箭头表示该处平面内磁场的方向和大小（Ｒｅｎ?ｅｔ?ａｌ．，２００８）??４??

重联现象进行研宄的重要手段。主要的实验室重联可以依照实验装置的位型分类??为：线性装置（加州大学洛杉玑分校的ＬＣＤ装置（Ｓｔｅｎｚｅｌ?ａｎｄ?Ｇｅｋｅｌｍａｎ，１９７９，??图１．２），洛斯阿莫斯实验室的ＲＳＸ装置（Ｆｕｍｏ?ｅｔ?ａｌ．，２００３）等）、球马克装置（普??林斯....

图1.‘几tshc改模型示意图(来自~一internal.psfe.mit.edu)

于中心一个很小的区域，同时在电流片两侧设置了一对慢的驻激波，重联等离??体不必须经过中心的Ｘ点，而是经过慢激波区域，磁能由慢激波转化为等离??体内能和热能。在Ｐｅｔｓｃｈｅｋ模型中，扩散区的Ｌ被大大缩小，最大重联率为??ａ＿ｘｉ?＝Ｗ８（ｌｎＳ）（?Ｖａｓｙｌｉｕｎａｓ，１９７５....

图１．７不同模型下磁通量随时间的演化（Ｂｉｍｅｔａｌ，２００１）??图１．８是初态为无引导场的反平行重联的扩散区结构示意图

为了研宄广义欧姆定律各项对重联率的影响，Ｂｉｍ等人（２００１）分别采用电??阻ＭＨＤ、霍尔ＭＨＤ、混合模拟以及全粒子模拟方法对地球磁尾环境下的磁场??重联进行了计算机模拟，各种模拟的重联率随时间演化结果如图１．７所示：包含??了霍尔项的后三者，重联率的演化过程基本一致，且与不含霍....

本文编号：3957411