强磁场扰动对宇宙线调制的统计研究

对1978─1982太阳活动高年时发生的激波、强磁场扰动及激波与强磁场扰动共存这三类事件引起的宇宙线变化进行了统计研究,得到如下结果:(1)激波与强磁场扰动共存时引起的宇宙线强度下降最为显着;只有激波或强磁场扰动时,宇宙线的强度变化相对较小;(2)标志速度间断的激波是产生宇宙线Forbush下降的重要因素;(3)速度间断在强磁场扰动对宇宙线的调制中可能起一个触发的作用。      

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。      

行星际强磁场结构中的亚阿尔文波速流

1982年11月23日开始的极高速太阳风流追赶强磁场结构的事件,形成了高密度前鞘-强磁场本体-高密度后鞘-高速流的组合结构。本文分析了此组合结构的磁流体动力学特征,发现在强磁场本体内出现行星际亚阿尔文波速流,并推论了其可能的成因。      

磁云膨胀速度对无力场磁通量管模型拟合结果的影响

为了考察磁云膨胀速度对磁通量管模型拟合结果的影响,选取了1998-2003年中15次引起了较大地磁暴(Dstmin＜-50 nT)的典型磁云事件进行了拟合.与未考虑膨胀速度模型的拟合结果比较,膨胀速度的引入能较好地改善拟合结果,与观测数据的偏差最大能减小30%,并且拟合所得的膨胀速度基本符合统计规律.这个结果说明膨胀的磁通量管模型能更好地反映实际观测的磁云.同时,初步分析了考虑膨胀速度前后磁云各拟合参数的变化.      

两冕流间的对称径向膨胀日冕物质抛射事件

本文讨论了发生在冕流对之间的1980年5月6日日冕物质抛射事件。提出了一种描述事件外环运动的经验模型,把环的观测外形表达为在运动坐标系中的Cassini函数。环的发展过程分为两个阶段:在前一阶段,外环处于冕流对盔状结构之间,事件的发展以角宽度膨胀为主,其对称轴从赤道向北纬方向移动;径向膨胀和上升速度较低,加速效应明显。在后一阶段,外环越过冕流盔状结构所在高度,角膨胀趋于停止;运动接近于等角宽度和纯径向匀速的膨胀和上升运动。当外环向外运动时,其顶部和几何中心的高度均随时间而增加,但其底部高度基本上保持不变。根据上述观测特征,讨论了事件形成的可能机制。      

太阳米波噪暴：哨声模式

本文以日冕活动区磁结构演化为噪暴现象的驱动力,并假定日冕活动区在磁学上是不均匀的——存在强磁场纤维,提出了太阳米波噪暴的哨声模式.活动区磁结构的演化将在冕弧中产生弱激波.当弱激波通过强磁场纤维时,加热部分电子,被加热的电子在强磁场纤维中形成损失锥分布.在日冕的噪暴区域中,快速电子的损失锥分布将产生高亮度的哨声波和朗缪尔波.通过感应散射,朗缪尔波滑向低波区域时将与哨声波发生强烈的互作用而产生窄束电磁辐射(Ⅰ型爆发).强磁场纤维及相应的场位形决定了Ⅰ型爆发的频宽和持续时间.而噪暴连续谱则采用通常认为的各同向电子产生的朗缪尔波与低频波耦合的产物.     

膨胀磁场和太阳风粒子相互作用三维数值模拟

采用三维模型,使用混合网格质点法HPIC(Hybrid Particle-in-Cell)对膨胀的磁场和太阳风相互作用过程进行数值模拟.研究了线圈产生的偶极子磁场在注入等离子体后和太阳风粒子的相互作用过程,并对以不同速度入射的等离子体引起的太阳风粒子的变化和磁场变化进行了比较.研究结果表明,偶极子磁场和太阳风作用时会产生弓形激波,此时磁压等于太阳风粒子的动压,当向线圈产生的偶极子磁场中注入高能等离子体时引起磁场膨胀,膨胀的磁场将会排斥太阳风粒子向外运动,从而引起弓形激波的变化,增大与太阳风相互作用的面积,并且粒子入射速度越大,磁场膨胀越明显,与太阳风相互作用愈强.      

太阳黑子的纤维结构

本文采用文献[1]所发展的方法求解非轴对称磁静平衡方程,以解释太阳黑子的纤维结构。结果表明,在黑子半影区中的暗纤维对应着强磁场区。      

磁场计量与测试系统

提出了一整套中强磁场和弱磁场的计量与测试系统，利用原了核磁在外磁场中的塞曼效应制成的核磁共振磁强计，可以测量１×１０＾－３Ｔ到十几特斯拉的中强磁场，不确定度高达１０＾－９－１０＾－１０，利用霍尔效应制成的高斯计，不确定定度为１０＾－２－－＾１０－３，其价格低廉，使用方便，可适用于计量准确度要求不太高的小范围内的磁场，利用超声技术发展起来的超量子干涉器件（ＳＱＵＩＤ）能分辩０＾－１５Ｔ的超弱磁场和单     

贮箱爆炸碎片初始速度及影响因素

为确定推进剂爆轰作用下贮箱爆炸碎片的初始速度,基于能量守恒定律,考虑爆炸碎片动能、爆轰产物动能和内能、贮箱壳体的破坏能及其膨胀做功所消耗的能量,建立了贮箱爆炸碎片初始速度（FIV）模型。FIV模型与典型经验公式计算结果、带壳炸药爆炸试验数据吻合较好,验证了模型有效性。采用量纲分析法确定FIV模型中影响碎片初始速度的关键参量,基于AUTODYN软件进行数值仿真,分析贮箱壳体高径比、厚径比以及空气密度等参量对碎片初始速度的影响。结果表明:爆炸碎片初始速度随着壳体高径比增大迅速减小,当高径比大于1.50时,速度衰减变缓;碎片初始速度随着壳体厚径比增加近似呈线性减小;当爆炸高度小于20 km时,随着爆炸高度增大,空气密度减小,爆炸碎片的初始速度增大;在爆炸高度大于40 km时,空气非常稀薄,可以忽略壳体膨胀做功对碎片初始速度的影响。      

简单强磁云的结构特征

本文讨论了1980年12月19日和3月19日两次无大型共转流相联系的行星际简单强磁云事件的磁流体动力学结构特征。此两磁云均以高温、高密度的湍流结构为先导,接着是低温、低密度,磁场很强且倾角单调旋转的磁云本体,后随另一密度稍高的结构。磁云本体内Alfvén波速及磁压对动能密度和热压的比值异常地增高,有利于磁云后的扰动迅速穿越磁云向前传播并向前边界集结。磁云边界上的巨大磁压梯度力及MHD波动在高密度结构内的耗散有可能对磁云前的太阳风进行加速和加热,形成双锯齿流速图象。简单磁云的结构很象典型的日冕质量抛射事件。此外,还简要地分析了磁云引起的地磁暴和宇宙线下降。      

利用特征速度讨论磁流体力学激波特性

本文用作者在文[1]中引入的特征速度U_*作为磁流体力学激波的基本强度参数,解析地讨论了磁流体力学激波的种类和特性;详细地讨论了磁场强度跃变比h随特征马赫数平方M_*2=U_*2/C₁2的函数的变化;给出介质密度、压力、法向和切向速度[u_x]/C₁和[u_y]/C₁跃变比的结果,最后,讨论了包括励磁和消磁激波在内的垂直和平行磁流体力学激波的极限情形。      

微阴极电弧推力器羽流探针诊断研究

微阴极电弧推力器（micro-cathode arc thruster,μCAT）具备功率低和结构简单的特点,能够满足微纳卫星的任务需求,具有良好的发展前景。μCAT羽流的诊断可以揭示推力器的加速机理,对提高其性能具有重要意义。利用朗缪尔三探针对μCAT羽流进行诊断,得到了μCAT羽流不同位置的电子温度、电子密度和离子速度等羽流特性,研究了外加磁场、充电时间和阴极材料对羽流特性的影响。研究结果表明,μCAT放电初期产生的等离子体电子温度较高,密度较大;随着等离子体向下游运动,电子温度和电子密度降低,离子速度增大;外加磁场的磁感应强度越强,电子温度和离子速度越高,电子密度有所降低;磁场位置适当向推力器下游平移,能够有效提高推力器中轴线的电子密度;μCAT充电时间越长,电子温度、电子密度和离子速度越大;相比于CuW和AgW阴极,Ti阴极羽流的电子温度更高,电子密度更低。     

不同类型扇形边界对地磁活动的影响

本文对四种不同类型的行星际磁场的扇形边界对地磁活动的影响作了统计研究,发现当扇形边界内磁场强度增加并且取南向的这种扇形边界扫过地球时,地磁活动指数D_st增加最快,大约在11小时地磁活动指数D_st达到最大值。      

日冕扰动传播的数值模拟(Ⅲ)太阳风的影响

本文数值研究了二维磁流体动力学平衡基态下开场区日面冷物质径向喷射所引起的日冕动力学响应。结果表明:(1)在高密度环前方有一弱扰动区近似以Alfvén速度向外传播;(2)高密度环前缘移动速度随着径向距离而增加, 其增加值近似为局地太阳风速度;(3)高密度环中等离子体的最大径向速度约在4个太阳半径处趋于局地逃逸速度;(4)对于强开放场, 环形结构在θ方向上没有明显的扩张。这些结果可以更好地解释伴随有日珥的日冕物质抛射事件。      

太阳风局部加速的磁流体力学过渡特征

本文讨论了轴对称磁力线管中太阳风从亚声速和亚阿尔文速度加速到超声速和超阿尔文速度的过程。考虑到流动和场的二维效应以后,除去临界声速线M2=1以外,还有临界阿尔文速线M_A2=1和M2+M_A2=1。这时,磁力线管中存在三次过渡,使磁流体力学方程组的类型从椭圆型变为双曲型,再变为椭圆型,最后变为双曲型。由于日冕中的典型声速和阿尔文速度具有相同的量级,而且人们对磁力线管的急剧膨胀很有兴趣,这就需要讨论二维磁流体力学方程组的自(冫合)解。太阳风的局部流管中有可能出现多次过渡的流动特征。      

木星外磁层结构的定态模式

本文建立了描述木星外磁层结构的磁流体力学方程组,在这一方程组中考虑了磁层转速和等离子体片倾角(等离子体片与旋转赤道平面的夹角)随径向距离的变化。在不同条件下对此方程组求解,得出了等离子体片中各变量(磁场、压力、温度、质量密度和电流密度)的空间分布表达式。结果表明:各变量随Z(离开赤道平面的距离)的变化可用两种函数形式表示,一种是双曲线函数,这种分布形式与观测结果相符合;另一种是三角函数形式。各变量随径向距离r的关系是:压力P_o(r)～r-3.4,电流密度i_o(r)～r-1.7.对于绝热过程,密度ρ_o(r)～r-2.04,温度T_o(r)～r-1.36;对于等温过程,密度ρ_o(r)～r-3.4,温度T_o=常数。最后讨论了木星磁异常对外磁层结构的可能影响。      

真空中连续发射电子束形成的电子鞘层的空间结构

用双流理论模型研究真空中电子束的发射实验。向真空中发射电子束过程中,发射体本身被充正电,束缚束电子向外传播,大量的束电子在发射体表面附近形成电子鞘层;只有极少量的束电子可以逃离发射体而向外传播出去。在电子鞘层内,发射出的束电子和返回发射体表面的束电子形成速度和密度在空间为分布不均匀的双流。本文用双流理论模型解析计算出了电子鞘层的空间尺度、电子鞘层内的电场分布以及电子密度分布。      

离子温度对磁化等离子体中非线性静电波的影响

本文讨论了无碰撞磁化低β等离子体中离子温度对非线性静电波的影响。结果表明,在参量α≡T_i/T_e≠0条件下,存在着三种非线性静电波(T_i和T_e分别为离子和电子的热能):在波速ν_p>(1+α)(1/2)c_s情况下存在着非线性离子回旋周期波;在(1+α)(1/2)c_scosθp<(1+α)(1/2)c_s情况下存在着离子声孤立波;在v_p<(1+α)(1/2)c_scosθ情况下存在着非线性离子声周期波。当参量α增加时,孤立波的波幅(最大电位)减小,而另外两种非线性周期波的电位幅度都几乎保持不变。