地球磁层极尖区场向电子事件期间能量特性研究

根据Cluster卫星2001年9月30日在北半球极尖区观测到的一次强扰动场向电子事件数据,分析研究了这次事件期间场向电子的能量特性,讨论了场向电子对太阳风能量向磁层的传输和磁层-电离层耦合过程中能量传输的作用.分析认为,这次电子扰动事件期间电子速度和密度都具有很强的扰动变化,电子速度增加是一个主要特点.本次事件中低能段5~200eV和500~1500eV内的能谱分析结果表明,上行电子通量大于下行电子通量,上行电子主要来源于电离层,说明电离层上行电子在本次事件中具有非常活跃的作用.根据电离层中带电粒子的能量特征分析结果可知,这次事件中电离层起源的上行电子在上行过程中得到了加速.关于加速机制问题还有待深入研究.     

磁层顶对磁层磁场的影响

太阳风与地磁场相互作用形成的磁层顶对磁层内磁场有重要影响。本文假定地磁场为偶极子,太阳风为理想导体,在太阳风与磁层的边界上满足磁场法向分量为零的边界条件。采用最小二乘法求得磁层顶电流在磁层内产生的磁场的球谐系数。从计算结果可以看出磁层顶对磁层磁场的影响。结果表明,向阳面的磁场、中性点、极光区的位置与形状与实际观测比较接近;磁尾磁场与实际观测相差较远,原因是没有加上磁尾片电流。文中还给出了太阳风与地磁轴交不同角度时的磁层磁场的计算结果。     

火星磁层顶形成和变化的理论研究

考虑太阳风动压与行星电离层中的带电粒子热压及磁压之和平衡,建立了有大气（电离层）的行星磁层顶形成的理论模型,结合卫星对火星的观测数据,对子午面内向日侧火星磁层顶位形进行了数值计算和分析,研究了火星磁层顶位形及其与太阳风动压之间的变化关系．结果认为,火星磁层顶位形与地球磁层顶相似．太阳风动压越大,火星磁层顶越靠近火星;太阳风动压越弱,火星磁层顶越远离火星．根据火星内秉磁矩从古到今逐渐减小的观点,探索了大尺度磁场（内禀磁矩）对火星磁层顶的贡献作用,结果认为大尺度磁场越强,火星磁层顶越远离行星．这对于进一步研究火星磁层的长期演化以及其他行星磁层的位形变化都具有重要的意义．     

极光区电离层特性和磁层—电离层耦合

本文用EISCAT雷达的综合资料,分析了磁静条件下极光区电离层的季节、昼夜变化,与磁扰时的特殊形态进行了比较,讨论了磁层-电离层耦合对电离层形态的影响.     

磁层中重离子O＋通量密度分布的理论研究

应用求解得到的分布函数，研究了北半球子午面内极光带区起源的重离子Ｏ＋在磁层中的通量密度定态分布及其特性．结果表明：（１）重离子Ｏ＋通量密度分布沿ＧＳＭＺ轴方向呈峰状结构，其峰值随地心距离增大而减小，在近地空间减小较快；（２）磁扰动时，Ｏ＋离子占据的空间范围较磁宁静时大，通量峰较不突出；（３）理论估算的磁尾等离子体片边界层附近重离子Ｏ＋通量密度与观测结果相一致．     

磁层顶间断的识别

在本文里我们研究了用磁场、整体流速和热力学参量的间断特征来识别磁层顶间断类型的可能性。这种方法本身与磁层顶的法线方向无关。分析表明, 这种方法可以用来识别磁层顶上可能出现的若干种间断。     

行星际磁场北向时磁层顶区磁场重联的全球模式

在对背阳面磁层顶区局域磁场重联模拟的基础上提出了一个行星际磁场北向时磁层顶磁场重联的全球模式。行星际磁场北向时碰层顶磁场重联导致近地尾瓣的能量被输送到远磁尾,太阳风能量不在磁尾储存,向阳面磁层顶变厚,磁层受到一系列扰动。     

磁层亚暴恢复期间等离子片边界层区的Kelvin—Helmholtz不稳定性

本文根据两个理想的磁流体力学模型研究了磁层亚暴恢复期间等离子体片边界层区的Kelvin-Helmholtz不稳定性。一个模型由三个均匀的等离子体区组成--北尾瓣、等离子体片和南尾瓣。在此模型里,不稳定模式在北(或南)尾瓣和等离子体片之间的边界面上激发。另一个模型由五个均匀的等离子体区组成--北尾瓣、等离子体片北边界层、等离子体片中间层、等离子体片南边界层和南尾瓣,在等离子体片边界层区存在着两种不稳定模式,一种在等离子体片的北(或南)边界层和中间层之间的边界表面上激发(模式Ⅰ);另一种在等离子体片北(或南)边界层和北(或南)尾瓣之间的边界面上激发(模式Ⅱ).模式Ⅰ多数时间是不稳定的。这些不稳定模式可能引起卫星观测到的等离子体边界层的一些特征。     

磁层顶位置的卫星观测

本文用了自1963年到1979年卫星穿越磁层顶的1024个观测资料计算了向阳侧磁层顶椭球面的参数。企图从这些资料得出星际磁场和太阳风热压强对向阳侧磁层顶位置和形状的影响大小。但数值计算和理论分析都表明,目前所具有的观测资料的精度不足以获得星际磁场和太阳风热压强影响的数值。本文分析了各种因素所造成的在计算该椭球面参数时的不确定性。进而提出了对进一步工作的建议。该椭球面的平均大小、形状和方位的观测值与理论预计值是非常一致的。     

磁层哨声波的丝化不稳定性

本文分析了磁层内哨声波的丝化不稳定性,并计算了增长率.结果表明,对于L(?)4和电场强度约1mV/m的哨声波最大增长率约0.13/1000km,对应最大增长率的横向波长约400km(赤道位置).并进而指出,这种丝化不稳定性有可能是多路径哨声形成的一种非线性机制.