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非对称磁场重联的Cluster数值分析及一个宇宙线源模式

史旺林  
【摘要】:本文利用cluster卫星数据对磁层顶边界层的小尺度结构作了分析研究,并对一个可能的宇宙线源模型做了初步的研究。 陈涛等的数值模拟研究表明,当边界层受到不均匀横向剪切流冲击时,被冲击的同向磁场区磁力线逐渐弯曲,在弯曲的反磁场区,出现磁岛,然后再电流片区发生磁场重联,且逐渐形成准稳态的“反K型”的重联结构,在法向上,磁场出现多极性。 磁层顶边界层可以看作是受到非均匀太阳风动压冲击的边界层。因此,在磁层顶的局域法向上的速度沿着切线方向存在剪切,并且磁场出现多极结构。我们利用Cluster卫星穿越磁层顶时FGM探测到的磁场数据,利用磁场的最小变量分析方法,计算了在2001年2月20日的一次穿越中磁层顶的法向矢量,并发现在法向上,磁场的确表现出了多极结构,再利用CIS仪器探测到的太阳风速度(质子速度)首次提出,法线方向的速度沿着剪切方向(磁场变化最大、中间)具有量级为几十公里的速度剪切。 到目前宇宙线的起源没有定论。被认为是它的点源模型有:太阳、超新星爆发、白矮星和脉冲星(告诉旋转的中子星)等。由于引力引起的塌缩使白矮星和脉冲星演化为黑洞。黑洞也存在辐射机制,它简单可概括为:在黑洞的视界处当真空产生的粒子对时,负能量的例子会被黑洞吸收,正能量的粒子就能辐射出去。这种辐射可能成为宇宙线的一个源。本文我们利用求解视界附近狄拉克方程,计算了Vaidya-Bonner-de Sitter黑洞的Hawking温度和辐射谱。发现在黑洞的视界附近的确辐射Dirac粒子,这种辐射可能成为某种能量的宇宙线的源。同时,我们研究了一下黑洞的另外一些热力学性质。利用改进后的计算黑洞熵的brick-wall模型,计算了带电非稳态黑洞Vaidya-Bonner黑洞的熵,得到它的熵仍然与其世界面积成正比。


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