磁岛合并中的电子加速以及幂率谱的形成

发布时间：2022-02-22 13:12

　　高能电子和许多天体和空间环境中的物理现象密切相关,比如伽马射线爆、太阳耀斑以及地球磁层亚爆,这些高能电子通常满足幂律谱分布。磁场重联是等离子体物理中基础的物理过程,通过磁拓扑位形的改变,磁能被转化为等离子体的动能和热能。磁场重联重要的特征就是高能电子的产生,因此它可能为解释这些爆发现象中普遍观察到的高能电子提供了一种产生机制。本文利用二维（2D）粒子模拟方法研究了存在强引导场情况下多磁岛合并过程中的电子加速。由于强引导场的存在,可以利用引导中心理论来分析平行电场、费米、betatron加速机制对电子加速的贡献。得到的结果如下:1.多磁岛合并过程以及强引导场下的电子加速机制在磁岛合并过程中,小磁岛之间会不断地相互合并,直到模拟区域只剩下一个大磁岛。电子即可以通过平行电场加速机制在重联X点和合并点附近被加速,也可以通过费米加速机制在收缩的磁岛两端被加速。由于加入了较强的引导场,平行电场加速机制比费米加速机制对电子加速的贡献要大,而相比于这两种加速机制,betatron加速机制对电子加速的贡献可以忽略不计。在磁岛合并过程中会产生高能电子,并且这些高能电子形成了幂律谱分布。2.不同参数（磁岛的... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 磁场重联简介
        1.1.1 磁场重联定义
        1.1.2 磁场重联研究历史
        1.1.3 磁场重联的经典模型
        1.1.4 无碰撞磁场重联模型
    1.2 太阳系中的磁场重联
        1.2.1 太阳大气中的磁场重联
        1.2.2 地球磁层的磁场重联
        1.2.3 行星际空间的磁场重联
    1.3 磁场重联中的电子加速
        1.3.1 磁场重联中的电子加速
        1.3.2 高能电子的幂率谱分布
    1.4 二维无碰撞磁场重联粒子模拟与计算模型
        1.4.1 磁场重联全粒子模拟方法
        1.4.2 磁场重联的初始磁场位形
    1.5 本章小结
第2章 磁岛合并中的电子加速和幂率谱的形成
    2.1 电子的绝热加速机制
    2.2 数值模拟参数
    2.3 数值模拟结果
        2.3.1 两个磁岛合并过程
        2.3.2 多磁岛合并过程以及电子加速
        2.3.3 不同参数对模拟结果的影响
    2.4 本章总结与讨论
第3章 总结和展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3639513