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《中国科学技术大学》 2005年
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地球磁层等离子体团及通量绳结构的形成与发展研究

崔海龙  
【摘要】:在向阳面磁层项,行星际磁力线与地球磁力线通过瞬态磁重联相互连接,形成通量绳结构,成为太阳风向地球磁层传输粒子、动量和能量的重要通道。亚暴事件中,储存于磁尾的能量通过一个或多个等离子体团的排放而逐渐释放。据估计,通过等离子体团及与之相关的快速尾向流,释放的能量约为10~(15)J,与亚暴期间向极光电离层释放的能量具有相同的量级。近年来国内外学者分析ISEE,Geotail,IMP-8,Cluster Ⅱ等卫星资料,发表了很多有关磁层顶通量绳结构和磁尾等离子体团的统计分析、理论模型和模拟研究的文章。磁层等离子体团及通量绳结构的形成和发展已成为当前磁层物理研究中的重要课题。 本文在回顾地球磁尾等离子体团和磁层项通量绳结构的观测和研究现状的基础上,运用2.5维MHD模拟,研究地球磁尾和向阳侧磁层顶磁场重联过程。以此为基础,我们借助于磁螺度,研究地球磁尾不同类型等离子体团型结构的形成机理,探讨向阳侧磁层顶具有扭转拓扑位形的通量绳结构的形成和发展。 地球磁尾越尾磁场分量B_y正比于行星际磁场B_y分量,亚暴期间磁尾B_y分量变化很大,这是熟知的观测事实。2.5维MHD模拟表明,地球磁尾不同拓扑位形磁结构的形成与具有不同B_y初始分布的非稳态驱动重联有关。本文第三章以上述模拟研究为基础,对地球磁尾不同类型磁结构的形成作磁螺度分析。结果表明,对于由施加在边界上的电场产生的驱动重联过程,通过系统边界输运的磁螺度通量,是引起系统内总磁螺度H和磁螺度密度h分布变化的直接原因。对于不同的初始磁螺度密度h分布,磁螺度通量输运可以引起磁尾中性片区域磁螺度密度h分布的不同演化,从而导致不同类型磁结构,如具有通量绳核心的磁结构、闭合环形等离子体团以及气泡型等离子体团的形成。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:P318

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 巩贺;利用全球磁层MHD模型研究行星际磁场对地球磁层的影响[D];南京信息工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 濮祖荫,严明,傅竹风;地球磁层顶K-H不稳定性与撕裂模的耦合及涡旋撕裂模不稳定性[J];地球物理学报;1989年04期
2 刘振兴,濮祖荫;涡旋诱发重联模型(Ⅰ)——动力学特性[J];地球物理学报;1990年01期
3 刘振兴,濮祖荫;涡旋诱发重联模型(Ⅱ)——通量传输事件理论和模拟[J];地球物理学报;1990年03期
4 洪明华,濮祖荫,王敬芳,王宪民,刘振兴;亚暴膨胀相近磁尾位形不稳定性模型Ⅱ.中磁尾等离子体流与近磁尾亚暴活动的关系[J];地球物理学报;1997年02期
5 张洪,沈超,刘振兴,马振国;K-H不稳定性在多电流片系统磁场重联中的效应[J];地球物理学报;1997年04期
6 沈超,刘振兴;涡旋诱发磁重联模型的解析研究[J];地球物理学报;1998年01期
7 杨红昂,金曙平;磁尾地向传播等离子体团的模拟研究[J];地球物理学报;2002年05期
8 黄宗英,濮祖荫,肖池阶,宗秋刚,傅绥燕,谢伦,史全岐,曹晋滨,刘振兴,沈超,史建魁,路立,王迺权,陈涛,T Fritz,K-H Glassmeier,P Daly,H Rème;2001年1月26日高纬磁层顶通量管事件的观测研究[J];地球物理学报;2004年02期
9 金曙平,杨红昂;磁尾通量绳结构中由压强损失导致的核心场增强[J];地球物理学报;2004年02期
10 左平兵,刘绍亮,金曙平,刘振兴,史建魁;2001年3月2日磁通量传输事件特性的研究[J];地球物理学报;2004年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陆文松,马石庄,高美庆;地磁活动性的低维非线性动力学模型[J];地球物理学进展;1991年03期
2 徐文耀;地磁台链的观测与研究[J];地球物理学进展;1993年01期
3 濮祖荫,严明,傅竹风;地球磁层顶K-H不稳定性与撕裂模的耦合及涡旋撕裂模不稳定性[J];地球物理学报;1989年04期
4 刘振兴,濮祖荫;涡旋诱发重联模型(Ⅰ)——动力学特性[J];地球物理学报;1990年01期
5 刘振兴,濮祖荫;涡旋诱发重联模型(Ⅱ)——通量传输事件理论和模拟[J];地球物理学报;1990年03期
6 沐建林,蔡诗东;地球磁尾和磁层顶磁场变化的随机特性[J];地球物理学报;1990年06期
7 刘振兴,王德驹,祝忠伟;通量传输事件磁场的理论计算及其与观测的比较[J];地球物理学报;1991年05期
8 郑惠南,王水;地球远磁尾中的磁场重联——(Ⅱ)局部驱动力的影响[J];地球物理学报;1992年06期
9 傅绥燕,濮祖荫,刘振兴;磁层顶的涡旋诱发重联和单X线重联[J];地球物理学报;1993年05期
10 刘振兴,濮祖荫;我国磁层物理研究的进展和展望[J];地球物理学报;1997年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 刘振兴;濮祖荫;;我国磁层物理研究的进展和展望[A];《地球物理学报》纪念中国地球物理学会50周年专刊[C];1997年
2 徐文耀;;我国地磁观测研究的发展[A];《地球物理学报》纪念中国地球物理学会50周年专刊[C];1997年
3 周国成;蔡春林;曹晋滨;王德驹;;近地磁尾准无碰撞磁重联事件[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十五次学术会议论文集[C];2002年
4 濮祖荫;徐良;徐涛;付绥燕;康孔斌;刘振兴;;向阳面磁层顶的瞬时磁重联[A];寸丹集——庆贺刘光鼎院士工作50周年学术论文集[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 庞烨;太阳风、磁层和电离层耦合的卫星观测和数值模拟研究[D];武汉大学;2009年
2 李世友;伴随磁场重联的静电孤立波的研究[D];武汉大学;2009年
3 张城龙;双撕裂模非线性爆发磁场重联阶段的研究[D];浙江大学;2011年
4 刘朝旭;无碰撞多重X线磁场重联的Hall MHD模拟研究[D];中国科学技术大学;2011年
5 杨忠炜;非稳态垂直无碰撞激波中的粒子加速[D];中国科学技术大学;2011年
6 杨利平;背景太阳风的三维数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
7 陈志青;双星计划TC-2中性原子成像仪对磁暴环电流离子全球演化的探测及分析研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
8 唐斌斌;磁层—电离层大尺度电流体系研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
9 何宏青;太阳高能粒子在三维行星际磁场中传播的研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
10 王庆艳;国产铷光谱灯用GG17玻璃辐照损伤及铷消耗机理研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘巍;基于USB接口和FPGA的多通道数据采集系统的研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
2 张艳艳;MHD数值模拟中的ADER数值方法[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
3 龚彬;磁层亚暴预报的探索研究[D];中国科学院空间科学与应用研究中心;2000年
4 高原;行星际激波传播时间的预测研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2004年
5 王旭丹;磁尾磁场重联的二维混合模拟研究[D];大连理工大学;2006年
6 孔令高;快速测量太阳风参数方法研究及FY-2C卫星太阳X射线数据反演[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2006年
7 陈建宏;磁化尘埃等离子体中波的不稳定性研究[D];西北师范大学;2007年
8 赵书毅;相对论荷电粒子在激光电磁场中康普顿辐射的研究[D];南昌大学;2007年
9 刘传军;YH-1等离子体探测包地面检测设备设计与研制[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2008年
10 张艺腾;火星背阳面电子沉降对电离层的影响[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2008年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 徐文耀;杜爱民;白春华;;地球磁层的磁场模型[J];地球物理学进展;2008年01期
2 史建魁,刘振兴;磁层中电离层离子的研究进展[J];地球物理学进展;1995年01期
3 焦维新,肖佐,C.T.Russell;地球内磁层场向电流的统计特征[J];地球物理学报;1997年04期
4 史建魁,李纯强,刘振兴;电离层上行O~+离子沿不同经度处的磁力线向磁层的传输[J];地球物理学报;2002年03期
5 郭孝城,陈出新;地球磁层里磁泡的跨尾尺度研究[J];地球物理学报;2002年05期
6 陆文松,徐文耀;行星际磁场北向时太阳风-磁层的能量耦合[J];地球物理学报;1996年05期
7 曲少杰;沈超;刘振兴;田葆宁;;关于磁层中磁力线几何结构的研究[J];空间科学学报;2006年06期
8 路兴强;李克华;;磁层亚暴过程中的磁岛合并特征[J];科学技术与工程;2011年08期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 郭九苓;磁尾准稳态结构与动力学过程的研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2005年
2 郭孝城;行星际激波与地球磁层作用的全球MHD数值模拟[D];中国科学技术大学;2006年
3 周煦之;地球磁层能量粒子动力学研究[D];北京大学;2007年
4 魏勇;太阳风—磁层—电离层电场穿透与屏蔽的观测与模拟[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2008年
5 彭忠;太阳风—磁层—电离层耦合的全球MHD数值模拟研究[D];中国科学技术大学;2009年
6 汤朝灵;利用双星和ClusterⅡ等对地球磁层的观测和分析研究[D];中国科学技术大学;2009年
7 燕广庆;太阳风向磁层传输的观测研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2008年
8 符慧山;太阳风在地球激波前兆区的减速以及地球内磁层的结构研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 濮祖荫,严明,傅竹风;地球磁层顶K-H不稳定性与撕裂模的耦合及涡旋撕裂模不稳定性[J];地球物理学报;1989年04期
2 刘振兴,濮祖荫;涡旋诱发重联模型(Ⅰ)——动力学特性[J];地球物理学报;1990年01期
3 刘一凡,郑惠南,王水;多层电流片中撕裂模不稳定性的数值研究[J];地球物理学报;1997年02期
4 张洪,沈超,刘振兴,马振国;K-H不稳定性在多电流片系统磁场重联中的效应[J];地球物理学报;1997年04期
5 金曙平,马宁,刘振兴,濮祖荫,宗秋刚,B.Wilken;亚暴事件中磁尾多重等离子体团的数值研究(Ⅰ)[J];地球物理学报;1997年06期
6 金曙平,马宁,胡先鹏,宗秋刚,B.Wilken,刘振兴,濮祖荫;亚暴事件中磁尾多重等离子体团的数值研究(Ⅱ)[J];地球物理学报;1998年05期
7 崔海龙,金曙平;地球磁尾中不同类型磁结构的磁螺度演化特征[J];地球物理学报;2002年02期
8 黄宗英,濮祖荫,肖池阶,宗秋刚,傅绥燕,谢伦,史全岐,曹晋滨,刘振兴,沈超,史建魁,路立,王迺权,陈涛,T Fritz,K-H Glassmeier,P Daly,H Rème;2001年1月26日高纬磁层顶通量管事件的观测研究[J];地球物理学报;2004年02期
9 肖池阶,濮祖荫,黄宗英,傅绥燕,谢伦,宗秋刚,T Fritz,K-H Glassmeier,刘振兴,曹晋滨,史建魁,沈超,路立,王迺权,陈涛;2001年1月26日高纬磁层顶通量管事件的观测研究——空间电流密度计算及分析[J];地球物理学报;2004年04期
10 濮祖荫,洪明华,王宪民,陈祖幸,傅绥燕,宗秋刚,王敬芳,刘振兴;亚暴膨胀相近磁尾位形不稳定性模型Ⅰ.近磁尾位形不稳定性[J];地球物理学报;1996年04期
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5 胡友秋;孙旭东;;地球弓激波及其与行星际激波相互作用[J];地球物理学报;2006年02期
6 郭孝城;胡友秋;;地球极区电离层对行星际激波的响应[J];地球物理学报;2007年04期
7 方励之 ,王水;高速物体在空间等离子体中激发的波[J];中国科学技术大学学报;1977年01期
8 陆全康;太阳系中的等离子体现象[J];自然杂志;1993年01期
9 王水;场向电流对哨声传播的影响[J];中国科学技术大学学报;1981年01期
10 卢海生;;揭开极光之谜[J];百科知识;2007年06期
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1 曹晋滨;周国成;王得驹;蔡春林;;地球磁层暴时电子流对低轨道航天器充电过程的影响[A];1999年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十五届年会论文集[C];1999年
2 徐文耀;杜爱民;白春华;;地球磁层的磁场模型[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
3 ;前言[A];第九届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2000年
4 孙凌峰;吴耀平;查石祥;;利用STEREO_B与ACE资料预报地磁扰动[A];第27届中国气象学会年会空间天气自主资料应用与模式集成分会场论文集[C];2010年
5 史建魁;刘振兴;;地球空间与火星空间环境的比较研究[A];1999年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十五届年会论文集[C];1999年
6 陈春;孙树计;班盼盼;;强行星际磁场南向翻转对电离层的影响[A];第十四届全国日地空间物理学术研讨会论文集[C];2011年
7 徐文耀;;地球磁场对人类生存环境的影响[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
8 徐文耀;;地球磁场对人类生存环境的影响[A];第九届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2000年
9 丁留贯;蒋勇;李传起;于超;;同步轨道磁场和地面磁场对太阳风动压变化事件的响应[A];第28届中国气象学会年会——S15电离层与电波相互作用、空间天气事件数值模拟[C];2011年
10 沈超;刘振兴;;磁暴和亚暴的物理预报模式[A];2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 士元;“双星”穿行地球磁层空间解谜[N];大众科技报;2004年
2 新华社记者 卢苏燕;从“星簇”到“双星”[N];新华每日电讯;2001年
3 记者 郑晓春;欧空局星团2号卫星发射升空[N];科技日报;2000年
4 向坚;太空探秘五年计划[N];大众科技报;2000年
5 士 元;中国“双星”在太空中闪烁[N];大众科技报;2003年
6 崔静;我国将在中山站建设极区地球空间环境实验室[N];中国矿业报;2009年
7 付毅飞;太阳的脾气有多大[N];科技日报;2003年
8 向杰;共享科学:走进中国北极第一站[N];科技日报;2004年
9 未鸣;认识“太阳风暴”[N];科技日报;2001年
10 范 涛;揭秘中国首座北极科考站[N];北京日报;2004年
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1 林曦;地球磁层边界层结构和动力学的卫星观测研究[D];武汉大学;2011年
2 吴明雨;地球磁层中等离子体波动的研究[D];中国科学技术大学;2013年
3 周猛;地球磁尾动力学过程的卫星观测和数值模拟研究[D];武汉大学;2009年
4 李晖;行星际扰动对地球空间环境的影响研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
5 庞烨;太阳风、磁层和电离层耦合的卫星观测和数值模拟研究[D];武汉大学;2009年
6 何宏青;太阳高能粒子在三维行星际磁场中传播的研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
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8 邢赞扬;日侧极向运动极光结构的观测特征及其产生机制研究[D];西安电子科技大学;2013年
9 刘朝旭;无碰撞多重X线磁场重联的Hall MHD模拟研究[D];中国科学技术大学;2011年
10 刘若思;暴时热层大气密度变化与太阳风—磁层耦合参数的关系及建模[D];武汉大学;2011年
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1 巩贺;利用全球磁层MHD模型研究行星际磁场对地球磁层的影响[D];南京信息工程大学;2012年
2 章磊;太阳活动和EUV波现象研究[D];中国科学技术大学;2011年
3 晏水平;X线区域等离子体对磁重联率的影响[D];南昌大学;2012年
4 胡世林;剪切流对垂直场四极结构的影响[D];大连理工大学;2010年
5 张赛;哨声波在地球辐射带对电子加速的参数化研究[D];长沙理工大学;2012年
6 冯翔;行星际磁云与日球电流片相互作用的初步研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2010年
7 罗天;太阳风速度及日球层电流片对ICME渡越时间的影响[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
8 何兆国;磁暴时合声波驱动的外辐射带高能电子通量的增强的研究[D];长沙理工大学;2011年
9 孙为杰;磁尾等离子体片内磁结构及其与等离子体流的关系研究[D];山东大学;2012年
10 宋尚权;基于THEMIS卫星数据对准垂直弓激波和磁鞘的观测研究[D];山东大学;2012年
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