冕环中扭转Alfvén波和快波的耦合共振

推广完备正交函数系(OFSE)展开方法,应用它研究冕环中无耗散扭转Alfvén波和快波耦合的时变过程.采用这种方法,从数学上描述了总体波模的固有角频率,从理论和数值计算结果两方面分析了Alfvén波和快波耦合时冕环中磁力线Alfvén波固有角频率.采用这种方法,分析了耦合驱动项和Alfvén波共振的关系.计算结果给出了耦合共振出现位置Alfvén波和快波的波幅特征,发现如果足点驱动角频率不等于冕环总体波模的固有角频率,在耦合共振位置当扭转Alfvén波幅出现δ断面时,快波振幅沿径向梯度很大,有时近似为一个间断,非常有利于快波耗散;如果足点驱动角频率等于总体波模的固有角频率,Alfvén波振幅出现δ断面时在径向出现丰富的小尺度结构,共振位置近似为一个间断,非常有利于Alfvén波耗散.     

扭转Alfvén波共振的数学描述

提出完备正交函数基(OFSE)展开方法,求解冕环中无耗散扭转Alfvn波。每个基函数对应冕环中每根磁力线的一个固有角频率ω_n,当冕环足点驱动频率等于磁力线的固有频率时,Alfvn波将在这根磁力线处发生共振。采用OFSE方法求解了双足点驱动时冕环Alfvn波的时变演化问题,给出了时变解析解的新形式,其中包含共振项,从共振项可以发现,在共振角频率为ω的共振磁力线附近,在时间t为π/ω的整数倍时,出现δ型间断;在t为π/(2ω)的奇数倍时,出现1/x间断。共振磁力线振幅随时间线性增加,增加的斜率正比于Alfvn波速,反比于冕环长度,与驱动频率无关。     

日冕物质抛射中非对称高密度云和非线性波的形成和演化

应用函数拟合及数字滤波等方法,对SMM飞船观测的1980年8月18日日冕物质抛射事件进行了定量分析。论证了不对称高密度云的形成与爆发日珥顶端偏离冕流对称轴有关,讨论了此不对称结构的演化及其对事件发展的影响,作出了暗腔是强磁场膨胀体的重要论断。从图象亮度的高度分布剖面中,分析出日冕非线性波在演化过程中前沿变陡的观测证据,推算了演化成激波的时间和高度,并论证了两者都是强磁场膨胀体所驱动的,而不是瞬时能量爆发所引起的。     

冕环中扭转Alfvén波和快波的耦合共振

推广完备正交函数系(OFSE)展开方法,应用它研究冕环中无耗散扭转Alfven波和快波耦合的时变过程.采用这种方法,从数学上描述了总体波模的固有角频率,从理论和数值计算结果两方面分析了Alfven波和快波耦合时冕环中磁力线Alfven波固有角频率.采用这种方法,分析了耦合驱动项和Alfven波共振的关系.计算结果给出了耦合共振出现位置Alfven波和快波的波幅特征,发现如果足点驱动角频率不等于冕环总体波模的固有角频率,在耦合共振位置当扭转Alfven波幅出现δ断面时,快波振幅沿径向梯度很大,有时近似为一个间断,非常有利于快波耗散;如果足点驱动角频率等于总有体波模的固有角频率,Alfvn波振幅出现δ断面时在径向出现丰富的小尺度结构,共振位置近似为一个间断,非常有利于Alfven波耗散.     

高频Alfven波供能的日冕及太阳风模型

空间探测的最新结果表明，太阳大气中广泛存在小尺度喷发事件，这些事件被认为是由新浮现磁通量导致的小尺度磁重联的表现．小尺度磁重联同时会产生高频Alfven波．本文给出了建立在上述思想基础上的描述日冕加热及太阳风加速的时变二元流体模型的一组数值解，显示解的时间演化、收敛特性及守恒特性．在对由过渡区发出的高频Alfven波频谱的适当假设下，数值解能够解释日冕及太阳风等多方面的观测结果，包括日冕加热，极冕洞密度径向变化，太阳风近日冕底部加速，及在03AU观测到的高速流特征．     

子午面内Alfvén波的传播特征

本文使用由ＷＫＢ近似得到的Ａｌｆｖｅｎ波传播的张量表达式,具体计算和讨论了一种太阳子午面内含盔形－电流片磁位形的流场中Ａｌｆｖｅｎ波的传播特征,主要结果是：（１）Ａｌｆｖｅｎ波磁场起伏随日心距离的增加而衰减,其中极开区的衰减远快于赤道区,但随着距离的增大,这种纬度关系将迅速变弱,以致在较远空间,磁起伏相差很小,衰减很慢;（２）Ａｌｆｖｅｎ波的相对磁场起伏ｂ／Ｂ随着距离的增加而迅速增大,在几个太阳半径之后变化不再明显,达到所谓的＂饱和＂;在大日心距离的盔形电流片附近,Ａｌｆｖｅｎ波将成为重要的磁场组成部分;（３）Ａｌｆｖｅｎ波速度起伏纬度关系较为明显,相对速度起伏。ｕ／Ｕ随着距离增大而衰减,电流片区衰减得较快,但这种纬度差别将变弱．与黄道面内Ａｌｆｖｅｎ波传播特征的具体比较表明,磁场涨落的变化特征与背景场位形存在着十分密切的关系,但速度涨落与背景场没有这种明显关系．     

多层太阳大气模式中Alfven波的传播

将实际的太阳大气划分为多个等温层次，导出了均匀倾斜磁场下线性Alfven波通过任意多等温层的能量透射率，结果表明，两等温层模式与三等温层模式的结果存在本质的区别。在两等温层中，温度的跃变式增高对Alfven波起着高通滤波的作用，而三等温层中在高频端Alfven波的透射率显示为振荡形态，对实际大气温度模式的计算结果表明，太阳低层大气更适合于周期为数秒的Alfven波的能量传输。     

2009年2月13日EUV波现象数值研究

结合STEREO卫星的观测和三维磁流体力学数值模拟方法, 采用WSO (Wilcox Solar Observatory)磁场数据和势场源表面模型建立日冕初始磁场, 并在日面活动区加上时变的压强扰动, 对2009年2月13日05:35UT爆发的CME-EUV波(Coronal Mass Ejections-Extreme Ultraviolet wave, 日冕物质抛射-远紫外波)事件进行研究. 从COR1/STEREO-A图像判断, 此次CME前沿速度约340km·s^-1, 角宽度约60°; 分析EUVI/STEREO-B 195 Å的差分图像, 可以看到, 环形亮环波前从活动区向四周传播, 亮环波前后面是日冕暗化区, 取四个方向的波前位置进行线性拟合可知, 该EUV波速度为247km·s^-1, 数值模拟得到的EUV波速度为245km·s^-1, 将计算结果采用IDL可视化后可以看到明显的亮环和暗区结构, 数值模拟结果与卫星观测相一致, 表明该EUV波现象是快磁声波.     

回旋波共振加热加速的多重离子流体模型

在回旋波共振准线性理论基础上建立了自恰描述质子和氧离子各向异性温度和整体速度的双离子流体模型,求得数值解,并与UVCS观测相比较.发现在波谱斜率固定的假设下,模型的数值结果虽然与观测有相同趋势,但不能在误差范围之内解释全部观测现象.进一步的研究需要考虑波谱形状的自洽演化.     

捕获加速新生离子对Alfvén波的激发

根据准线性方程,求出了在离子持续产生并被太阳风捕获加速的情况下离子的渐近态分布函数.采用此分布函数分析了斜向传播的Alfven波的稳定性.     

非热电子束流在耀斑环中能量的沉积

本文计算了非热电子束流通过库仑碰撞和反向电流过程在均匀截面的耀斑环中的能量沉积,讨论了非热电子束流对耀斑软X射线等离子体的加热和耀斑非热模型的能量收支平衡问题。     

毛细泵环中两相循环回路的初步分析研究

本文初步分析研究了在微重力或失重情况下毛细泵环中两相循环回路的稳态流动，情况，提出了基于力平衡的两相循环回路一维稳态数学描述。从计算结果得出了最佳有效毛细孔半径等结论。     

电离层F层中舒曼共振现象的检测

利用Ａｕｒｅｏｌ－３卫星在电离层Ｆ层高度上（６５０ｋｍ左右）对电离层电场扰动与电子密度扰动的观测进行分析处理,在高纬电离层Ｆ层高度上可以检测到舒曼共振现象。根据等离子体参数,可以认为,发生在这个高度上的舒曼共振现象与Ｌ模式的波传播有关,舒曼共振的基频是与电子密度的大尺度不规则性有关,谐波分量与正向密度梯度相关。     

冬季中层顶区域重力波谱特性

使用DYANA试验期间19枚(Chaff火箭在81-105km高度范围测量的高分辨率水平速度数据,研究标量水平速度垂直波数谱在冬季的谱特性.分析结果显示冬季平均垂直波数谱有-3.02的谱斜率,这与各种饱和理论预测的-3谱斜率很一致,提供了饱和重力波谱在冬季的观测证据.与各种饱和理论比较表明,这个冬季谱的谱振幅与线性饱和理论预测的谱振幅完全一致,但是总是小于非线性饱和理论预期的、激光雷达测量的谱振幅.这个冬季谱与最近得到的夏季饱和重力波谱一道,共同表明我们的观测结果支持了线性饱和理论,而不管季节,地理位置和高度范围的不同.由这个冬季谱估计的盛行垂直波长为15km,它比夏季的12.8km盛行垂直波长稍大.     

重力波波包在耗散大气中的非线性传播

本文对具有高斯分布的重力波波包在耗散大气中的非线性传播过程进行数据模拟和分析,并与重力波波包在无耗大气中非线性传播的数值计算结果进行了比较,以辨明耗散在重力波非线性传播过程中所起的作用。     

重力波波包在可压大气中的非线性传播

本文采用二维全隐欧拉(FICE)格式对具有高斯分布的重力波波包在等温、可压大气中的非线性传播过程进行数值模拟和分析.数值分析结果表明:尽管存在非线性效应,在整个传播过程中,波动的等相面向下运动,波包和波相关能量向上传输.波相关扰动速度随高度增加指数增长,并且波与平流会发生非线性相互作用,最后导致平均流场增强.这与线性重力波理论完全一致.重力波波包的传播路径与重力波线性射线理论预言非常接近,但平均水平群速度和平均垂直群速度均明显小于线性射线理论给出的结果,可见波动的非线性过程会改变波相关能量的传输速度.模拟结果首次定量地展示出非线性效应对重力波波包传播的影响,表明建立在线性理论框架中的重力波运动学定义的合理性.