行星际磁场重联的重联率及出流区边界处的间断面研究

发布时间：2025-06-19 00:59

　　作为一种磁场快速湮灭的有效机制,磁场重联(magnetic reconnection)在解释诸如耀斑爆发、磁层亚暴乃至其他宇宙爆发过程中扮演着重要的角色。通过磁场重联,磁场的拓扑结构发生改变,储存在磁场中的磁能快速地转化为等离子体的动能和热能,从而加速并加热等离子体。近些年,大量的行星际磁场重联出流事件被相继报道,这为研究磁场重联提供了新的研究场所。无论是在磁场重联的理论模型还是数值模拟中,磁场重联的出流区都是一个非常重要的结构,尤其是其中的磁流体间断面对磁能的转化起着非常重要的作用。我们利用Wind卫星的观测磁场与等离子体数据和不同类型磁流体(MHD)间断面的跃变条件,即Rankine-Hugonio相容性关系,对87个已报道的行星际磁场重联事件的重联率做了统计研究,并对对其中60个由ACE和WIND共同观测的重联出流区事件的间断面进行了详细的认证。通过实际观测和理论模型的比较分析,我们得到了以下主要研究结果:(1)行星际磁场重联率和太阳耀斑的重联率有着相似的范围,分布在0.08%到25.13%范围内,绝大多数事件的重联率低于4.00%,且重联事件的发生率随重联率的增加而减少;(2)重...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1Sweet-Parker重联模型示意图

假设流入扩散区的磁能与流出所获得的动能是相等的，考虑到出流速度远大于入流速度，我们就可以得到入流速度的近似表达式：mAiARuV2i（1.1）其中RVLmAAi0，为等离子体中的磁雷诺数。为了对磁场重联的速率进行定量的描述，通常用等离子体的入流区速度与出流区速度....

图1.2Petschek磁场重联模型下磁场和流场位形示意图

第一章绪论中大多数等离子体加速是在磁流体有效区域，而并不需要通过扩散区。他将这个MHD有效区称为对流区，并基于Sweet-Parker模型在出流引入一对慢激波的作用，提出了快速磁场重联模型：Petschek模型，其磁场和流体位形如图1.2所示。在该模型中，慢激波对....

图1.3Levy不对称磁场重联模型下磁场和流场结构示意图

第一章绪论态MHD重联存在一个普遍的解，而Petschek和Sonnerup这两个解实际上利用了在入流区特殊的边界条件，是其中两个特殊解。Forbes和Priest[12]的研究也表明了边界条件的不同，其重联的解析和数值模拟计算之间也会存在差异。1.1.3Le....

图1.4耀斑的磁场重联示意图

第一章绪论人[87]和Lin等[36]先后发现了重联入流证据，这才从观测上证明了耀斑爆发过程中是存在磁场重联的。磁场重联不仅用来解释耀斑爆发和CME等大尺度现象[59][31]，还被认为是一种可能加速并加热日冕物质和色球中的微耀斑等小尺度事件的机制[1][16]。

本文编号：4050607