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电流片的形成

电流片的形成李醒(中国科学技术大学地球与空间科学系,合肥230026)摘要采用二维三分量的耗散磁流体力学模型,对由于光球层的剪切运动引起的四极磁场内电流片的形成过程进行数值模拟.结果表明,磁分隔线在磁场的演化过程中起关键作用.电流主要在分隔面和根部剪切梯度较大的磁环中形成,其中在分隔线上最强.磁分隔线可以被拉长,形成强电流片,随着速度剪切位置的不同,电流片的形成模式也不同,既可以形成与光球层垂直的电流片,也可以形成平行的电流片.关键词电流片,剪切一、引言对双极场的剪切储能过程的研究表明l‘一‘l,活动区光球层的剪切运动将不断增加日冕大气的磁自由能;在一天至数天内,所储存的能量可与一次耀斑爆发释放的能量相当.但是实际耀斑活动区磁场往往有复杂的多极位形.多极场内不同磁区的拓扑分界面——磁分隔面在磁场的演化过程中会起到重要作用,在存在速度剪切和理想MHD近似的情况下,磁分隔面上会形成强电流l’一q,并以电流片的形式存在和发展.在存在磁...  (本文共9页) 阅读全文>>

中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)
中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)

慢太阳风中典型结构的研究

慢太阳风是背景太阳风的重要组成部分,而背景太阳风又是空间天气研究中的热点和难点。因此,研究慢太阳风的起源及演化过程等具有重要的科学意义和应用价值。本文利用多卫星观测结果,通过事例分析和统计研究,并结合相关模型结果,对慢太阳风中的典型结构进行了深入细致的研究。1,日球层等离子体片的分布特征及本质日球层等离子体片、日球层电流片以及真扇区边界是慢太阳风中的重要结构,它们与慢太阳风的起源及演化过程等息息相关。虽然这些典型结构已经被研究多年,但是日球层等离子体片相对日球层电流片的分布特征,以及日球层等离子体片是否为静态结构等问题仍然存在争议。根据日球层电流片与真扇区边界的相对位置,前人把日球层电流片划分为五种类型,我们发现其中两类为理想日球层电流片。而这些理想日球层电流片可以进一步用于研究日球层等离子体片的分布特征。因此,我们首先统计了STEREO两颗卫星观测到的37组日球层电流片,并将它们划分类型。在挑选出理想日球层电流片之后,我们分析...  (本文共163页) 本文目录 | 阅读全文>>

《天文学进展》2012年02期
天文学进展

太阳爆发过程中的大尺度磁重联电流片:理论和观测

1引言磁重联是宇宙等离子体中磁场能量转化为其他能量(动能和热能)的一种普遍形式,是磁场发生湮灭,同时将磁能转化为等离子体动能和热能的重要过程。在这个过程中,方向相反的磁场相互接近,在它们之间形成一个磁中性区,或中性点。磁中性点往往具有X形的结构,因此也被称为X点。在此区域中,磁场结构原有的联结方式被破坏,形成新的联结方式,磁场在这里发生耗散,并释放出能量,所以,磁重联区又叫耗散区(见图l)。形象地说,这是一个磁力线断开再重新联结的过程,简称磁重联。有些时候这个磁中性区会有一定的延展,天文学进展30卷具有片状结构,因此又称磁重联电流片,或电流片。更多的有关磁重联、磁中性点和电流片的讨论可参见文献【11。七下21土图1磁重联和电流片示意图。带有小箭头的连续曲线代表磁力线,中间的红色区域就是磁重联区或电流片;蓝色箭头代表将磁场和等离子体带入重联区的等离子体流,速度为v;;红色箭头表示经过磁重联后的等离子体和磁场离开重联区的方向,速度为...  (本文共34页) 阅读全文>>

中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)
中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)

行星际磁云与日球电流片相互作用的初步研究

磁云与日球电流片之间存在着密切联系,磁云在从太阳到地球的传播过程中,有可能与行星际空间中的大尺度日球电流片发生碰撞相互作用,尤其是发生在太阳赤道附近的磁云和日球电流片碰撞的概率很大。研究磁云和各类背景介质的相互作用,有助于了解磁云的形成和演化机理,以及对地球磁层的影响,有助于了解太阳活动与地磁扰动的因果关系,对于日地物理的研究有着重要的科学意义。本文基于1995-2007年间Wind飞船观测到的105个磁云事件,按照磁云在地球附近是否与日球电流片发生碰撞将磁云事件分为碰撞和未碰撞两类,并在两类事件中分别选取典型事例,分析其磁场位形变化、相互作用区的基本参数变化特征,并使用高分辨率数据着重分析相互作用区的加热、加速等特征,以及有相互作用和无相互作用的两类事件之间的异同,其目的是增进对碰撞过程的认识,为进一步的物理分析和数值模拟研究提供线索。初步分析的结果如下:①可能与日球电流片发生碰撞的磁云事件有51例,约占事件总数的49%。②发...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(云南天文台)
中国科学院研究生院(云南天文台)

关于太阳双带耀斑电流片物理性质的数值实验

大尺度的磁重联电流片是太阳爆发过程中的重要结构。在日冕物质抛射(CME)/耀斑理论模型中,它连接着耀斑环并向上延伸到相应的磁通量绳(即CME)。研究大尺度电流片的物理性质有助于理解太阳爆发过程中的快速磁重联过程、不稳定性和湍动过程、以及高能粒子加速机制。本文旨在通过数值实验研究此类电流片的物理性质,分析电流片内的细致结构,计算大尺度电流片的发射线强度并预期电流片的观测特征。我们通过有限电阻磁流体模拟来分析双带耀斑电流片内的精细结构。我们的计算从处于静力学平衡和热平衡的磁位形开始。在该位形中,磁力线固结在代表光球的底边界上,一个初始的电流片分隔了包含反平行磁场的两部分等离子体区域。在初始扰动的驱动下,磁重联过程在该电流片内缓慢发生,在第一个磁岛出现后迅速加快,并在电流片内产生了许多小尺度结构。这些结构包括沿电流片运动的多个等离子体团和等离子体团间的磁重联X点。我们分析了电流片的演化过程并总结了这些等离子体团沿电流片的运动特征。另外...  (本文共123页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

利用双星和ClusterⅡ等对地球磁层的观测和分析研究

磁层是地球空间环境中非常重要的区域,又是空间物理研究中十分活跃的研究对象。本文主要以分析观测资料为主,同时通过一些数值模拟和反演,对当今磁层物理中相关的热点问题进行分析研究。根据ClusterII四颗卫星观测资料,重点分析了2001年8月19日2011-2030UT期间的电流片结构。这期间AE指数相对较小(40-130nT)。发现宁静期间存在双峰电流片,这期间没有明显的高速流,没有明显的电流片振荡。同时,进一步分析双峰电流片中的离子特性发现:质子数密度N_p在中性线(  (本文共103页) 本文目录 | 阅读全文>>