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1.
在使用2.5维混合模拟方法研究了Petschek模型稳态驱动磁场 重联演化的基础上， 本文考察了计算域内各典型区域中粒子分布函数的变化，描绘了重联区不同位置几种类型的 非Maxwell分布函数. 结果表明，磁场重联会将重联区少部分粒子加速到很高的能量，不同 加速程度的粒子将形成球壳状的速度分布. 粒子的轨道特征表明，在重联区中出流的粒子， 有一部分被磁镜捕获，其回旋半径大于重联区宽度，并构成整个流体速度的低速部分. 另外 ，在X中性点附近进入重联区的粒子沿磁力线向出流区以三种形式漂移，分别为：沿磁力线 逃逸、捕获在磁镜中随流体运动、横越磁力线漂移，其比例分别约为70%，20%和10%。 相似文献
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Geotail卫星于2003年5月15日在近地磁尾观测到磁场重联并穿越重联耗散区.卫星从尾向—南尾瓣一侧穿越磁场重联耗散区到地向—北尾瓣一侧的过程中,随着等离子体流反向,霍尔磁场(By) 被观测到.本文研究了该磁场重联耗散区内的低混杂波.观测结果显示,在磁场重联耗散区核心及其附近区域观测到在低混杂频率附近存在强烈的等离子体波动的增强,其传播方向主要垂直于背景磁场,该等离子体波动为低混杂波.前人的模拟结果认为,当磁场重联得到充分发展之前,低混杂波将消失.本文的观测结果充分说明,当磁场重联充分发展之后,在核心区域仍然存在增强的低混杂波,说明低混杂波贯穿磁场重联的整个发展过程.这种观测结果与计算机等离子体模拟的结果有所不同.本文的观测对低混杂波在磁场重联中的具体表现提供了新的观测证据并有可能修正前人的理论. 相似文献
3.
磁场重联是空间能量释放和转换的重要机制.静电孤立波(ESW)虽然在空间中有广泛观测,但在磁场重联附近少有直接观测,对它在磁场重联附近的特性了解甚少.通过Geotail卫星对一个磁场重联事件的观测,仔细分析了其边界层上观测到的静电孤立波的特性,并讨论了它对磁场重联的影响.研究表明,亚暴期间在磁尾发生磁场重联,重联区域的分形线附近观测到了大量的静电孤立波,其特性与在其他地方观测到的并没有显著差别,但具有更明显的非线性和孤立性的特征.它们对电子加速和能量耗散有促进作用,加速磁场重联的进程. 相似文献
4.
用三维可压缩MHD数值模拟研究了在磁场重联过程中电子压力梯度项的效应研究结果发现在较高等离子体β,较小离子惯性尺度条件下,广义欧姆定理中压力梯度项在重联过程的作用不可忽略.在磁重联过程中,压力梯度项虽然没有明显改变磁场拓扑结构和重联速度,但它使电子和离子速度明显增大.由于在离子惯性尺度下,离子和电子运动解耦,电子是电流的主要载流子,所以场向电流也增大,并导致核心磁场明显增大.考虑到场向电流是磁层电离层耦合的一个重要因素,所以电子压力梯度项的引入加强了行星际磁场南向期间磁层电离层的耦合.电子压力梯度项还在重联区激发了波动,该波动可向重联区外传播. 相似文献
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采用三维可压缩MHD数值模拟研究了行星际磁场By分量的变化对磁层顶重联区场向电流大小和分布的影响. 行星际磁场通过模拟区x=-Lx处左边界条件By来影响重联过程，从而改变重联区的场向电流. 研究结果表明边界条件By的突然改变，能使重联区场向电流迅速增加，甚至达到增大一个量级的水平.By本身的存在(即不为零)也会使场向电流维持在一个较高的水平. 由于行星际磁场By分量不为零，而形成模拟区磁场By不对称分布，这种不对称分布是场向电流不对称分布产生的主要原因. 这些结果是与Orsted卫星最新观测结果和地 面观测结果相符合的，它表明行星际磁场By分量对地球空间场向电流有较大的调制作用. 相似文献
8.
磁云具有较强的磁场和较低的质子温度和Beta值等显著特征,但是大量的观测资料显示在磁云内部往往存在局部高温现象.磁云内局部高温的质子可能是由于其内部磁场重联引起的.以1995年10月18~20日磁云事件为例,该事件前边界到19日11:00 UT之间有一个明显地温度突起区,从这个持续时间将近31小时的磁云内部认证出了8个磁场重联出流区,且大部分磁场重联事件发生在磁云内部质子温度凸起的部分.所以磁云内局部区域的质子被磁场重联加热的可能性很大. 相似文献
9.
中国科学技术大学无碰撞磁场重联实验平台(KRX)是以揭示无碰撞磁场重联的触发机制、对无碰撞磁场重联电子扩散区的结构及相关等离子体波动进行深入细致研究为目标而建设的大型等离子体装置,是开展空间环境基本物理过程地面实验模拟的综合性平台.装置主体为直线位形,真空室直径3 m,由多段拼接而成,整体呈胶囊型,内部采用2 m×1 m全球最大氧化物阴极源产生均匀的背景等离子体.装置外部环绕10组导向场磁线圈,内部由上下两块平行电流板通同向脉冲电流构建重联磁场位形,脉冲电源采用“H”桥结构实现了可控的变速率重联驱动.在装置四周共开设200多个真空窗口,能够通过探针阵列及太赫兹偏振干涉仪、激光诱导荧光等先进光学诊断系统对磁场重联过程开展全域、主动、高精度的测量.该平台是最新一代磁场重联实验平台,其重联区域尺寸达到10倍离子惯性长度,伦德奎斯特数S有望达到105,为开展无碰撞磁场重联实验创造了良好条件,能够对磁场重联过程开展多尺度、全面细致的研究,是卫星观测和数值模拟研究重要补充.目前,实验平台已完成基础建设以及诊断等关键组件的研制,并在小型装置预研结果的基础上完善了针对多尺度、多磁... 相似文献
10.
在非均匀动压冲击期间和冲击突然停止,可引起等离子体边界层的局部瞬时重联过程．本文用二维可压缩ＭＨＤ数值模拟方法研究了这两个过程．结果表明：当大尺度的均匀横向流从一侧边冲击边界层时,磁力线不弯曲,也不发生磁场重联,只是边界层被推着向下游运动;当局部的非均匀动压（特别是横向剪切流）冲击边界层时,被冲击的同向磁场区磁力线逐渐弯曲,在弯曲的反磁场区,出现磁岛,然后在电流片区发生磁场重联,且逐渐形成准稳态的“反Ｋ型”重联结构;当横向剪切流冲击停止后,边界层区变为非常不稳定的系统,产生多种流体涡旋和流型,并相应地产生多种类型的磁场重联结构,直到涡旋消失变为湍动状态时,磁场拓扑才逐渐恢复到未扰动状态。我们提出,外力作用的突然停止,可能是驱动重联的一种新机制,并对这种重联过程在磁层物理中可能的应用进行了讨论． 相似文献
11.
The electrodynamic flare model is based on numerical 3D simulations with the real magnetic field of an active region. An energy
of ∼1032 erg necessary for a solar flare is shown to accumulate in the magnetic field of a coronal current sheet. The thermal X-ray
source in the corona results from plasma heating in the current sheet upon reconnection. The hard X-ray sources are located
on the solar surface at the loop foot-points. They are produced by the precipitation of electron beams accelerated in field-aligned
currents. Solar cosmic rays appear upon acceleration in the electric field along a singular magnetic X-type line. The generation
mechanism of the delayed cosmic-ray component is also discussed. 相似文献
12.
本文讨论了等离子体湍流对电子加速的两种模型:（1）假定在空间中存在一个空间均匀的等离子体湍流区,当具有一定初始分布的电子束通过此湍流区时,研究湍流场对电子束的加速过程;（2）在某一封闭的区域中,存在着具有一定初始分布和空间均匀的等离子体,当某种类型的等离子体波突然传入此等离子体区,然后考察此区中电子的加速过程。在这两种模型中,可能存在着某种电子消失机制。假定湍谱是幂指数形式,我们给出了不同类型湍流扩散系数的普遍形式。利用较简单的数学方法,求解了包括消失过程的一维准线性动力学方程,对于给定的初始分布,得出了分布函数的解析解,并给出了平均能量时间关系的表达式。另外,对于特定的湍谱指数,解出了当平行电场和湍流同时存在时的分布函数。最后,对所得结果进行了数值分析和讨论。 相似文献
13.
The dynamics of the distribution of nonthermal electrons, injected into a collapsing magnetic trap, has been considered. The electron energy and pitch angle nonstationary spatial distributions in an extensive magnetic trap have been obtained for the first time for different laws of inhomogeneous magnetic field evolution in this trap by numerically solving the Fokker-Planck kinetic equation. The gyrosynchrotron emission intensity has been calculated for the obtained electron spatial distributions. It has been indicated that energetic electrons are effectively accumulated and accelerated at the top of a collapsing trap due to the first-order Fermi and betatron acceleration mechanisms at certain rates of variations in the magnetic field and background plasma density. 相似文献
14.
Based on single-particle approximation, the peculiarities of electron acceleration by the sub-Dreicer electric field in solar atmosphere have been considered. The elastic and inelastic collisions of fast electrons with hydrogen atoms have been taken into account within the Born approximation. The rate of energy gain by accelerated electrons is inversely proportional to the mean free path of the thermal particles. Electron acceleration can be more effective in the transition region and chromosphere than in the corona. Chromospheric electrons can achieve several hundred keV energy at distances of a few tens of kilometers. 相似文献
15.
本文基于二维三分量可压缩磁流体动力学模拟，数值研究由于磁力线足点在光球层的剪切运动引起日冕电流片中的磁场重联过程。结果表明，磁力线足点的剪切运动作为引起强迫磁场重联的一种触发机制，将加速磁场重联的发展和磁岛的合并过程。结合不稳定性导致等离子体急剧加速，在β∞＝０．１的情况下其加速度达到０．３４νＡ∞／τＡ，等离子体的最大下落速度可达１．９０νＡ∞，大于纯电阻撕裂模情况。还讨论了β∞值对这种磁场重联过程的影响。β∞值越小，磁场重联和磁岛合并过程发展得越快。 相似文献
16.
本文在等离子体准线性理论下研究了地球同步轨道附近哨声湍流对亚暴“种子电子”的波-电子共振相互作用. 当发生这种共振时，“种子电子”的动量分布函数经动量扩散而随时间演化，部分低能电子数减少了，而高能尾部分的相对论电子（能量大于1MeV）数增加了，说明“种子电子”得到了哨声湍流的有效加速，且哨声湍流的能量越高，其加速效率越高. 另外，哨声湍流的频率越低（或波数越小），共振电子的能量越高（或单位质量的动量越大）；频率范围越宽，共振电子的能量范围越宽，被加速的电子数也越多. 磁层哨声湍流加速“种子电子” 大约在30h内就可以造成相对论电子数显著增加，这正好和大多数磁暴期间观测到的相对论电子通量的增长时间相当. 相似文献
17.
G. N. Kichigin L. I. Miroshnichenko V. I. Sidorov S. A. Yazev 《Geomagnetism and Aeronomy》2016,56(4):393-400
The analysis of observations of large solar flares made it possible to propose a hypothesis on existence of a skin-layer in magnetic flux ropes of coronal mass ejections. On the assumption that the Bohm coefficient determines the diffusion of magnetic field, an estimate of the skin-layer thickness of ~106 cm is obtained. According to the hypothesis, the electric field of ~0.01–0.1 V/cm, having the nonzero component along the magnetic field of flux rope, arises for ~5 min in the surface layer of the eruptive flux rope during its ejection into the upper corona. The particle acceleration by the electric field to the energies of ~100 MeV/nucleon in the skin-layer of the flux rope leads to their precipitation along field lines to footpoints of the flux rope. The skin-layer presence induces helical or oval chromospheric emission at the ends of flare ribbons. The emission may be accompanied by hard X-ray radiation and by the production of gamma-ray line at the energy of 2.223 MeV (neutron capture line in the photosphere). The magnetic reconnection in the corona leads to a shift of the skin-layer of flux rope across the magnetic field. The area of precipitation of accelerated particles at the flux-rope footpoints expands in this case from the inside outward. This effect is traced in the chromosphere and in the transient region as the expanding helical emission structures. If the emission extends to the spot, a certain fraction of accelerated particles may be reflected from the magnetic barrier (in the magnetic field of the spot). In the case of exit into the interplanetary space, these particles may be recorded in the Earth’s orbit as solar proton events. 相似文献
18.
Gang Li 《中国科学:地球科学(英文版)》2017,60(8):1440-1465
In the solar system, our Sun is Nature’s most efficient particle accelerator. In large solar flares and fast coronal mass ejections (CMEs), protons and heavy ions can be accelerated to over ~GeV/nucleon. Large flares and fast CMEs often occur together. However there are clues that different acceleration mechanisms exist in these two processes. In solar flares, particles are accelerated at magnetic reconnection sites and stochastic acceleration likely dominates. In comparison, at CME-driven shocks, diffusive shock acceleration dominates. Besides solar flares and CMEs, which are transient events, acceleration of particles has also been observed in other places in the solar system, including the solar wind termination shock, planetary bow shocks, and shocks bounding the Corotation Interaction Regions (CIRs). Understanding how particles are accelerated in these places has been a central topic of space physics. However, because observations of energetic particles are often made at spacecraft near the Earth, propagation of energetic particles in the solar wind smears out many distinct features of the acceleration process. The propagation of a charged particle in the solar wind closely relates to the turbulent electric field and magnetic field of the solar wind through particle-wave interaction. A correct interpretation of the observations therefore requires a thorough understanding of the solar wind turbulence. Conversely, one can deduce properties of the solar wind turbulence from energetic particle observations. In this article I briefly review some of the current state of knowledge of particle acceleration and transport in the inner heliosphere and discuss a few topics which may bear the key features to further understand the problem of particle acceleration and transport. 相似文献