【摘要】： 采用理想磁流體力學方程組(MHD)作為太陽大氣動力學過程的控制方程組，定性數(shù)值模擬日冕物質(zhì)拋射(CME)現(xiàn)象。 首先，根據(jù)不同形式MHD方程組的特點，發(fā)展與之相適應的數(shù)值算法。首次推廣了無振蕩、無自由參數(shù)格式（NND），把它應用于守恒形式的MHD方程組。主要做了兩個方面的工作，第一，為了降低由磁場散度數(shù)值上不為零造成的Lorentz力誤差，把磁場分解成兩部分，一部分為勢場，不隨時間變化，另一部分為非勢場，隨時間變化，得到改進的守恒形式MHD方程組。第二，針對MHD方程組的特點 提出了一種適用于守恒型MHD方程組的通量分裂方法，這種方法能夠把NND格式有效地應用于MHD方程組。對非守恒形式的MHD方程組，把二階精度的MacCormackII格式推廣應用到三維MHD方程組，，首次把無反射投影特征線邊界條件應用于三維情況下的內(nèi)邊界，有效地穩(wěn)定了數(shù)值計算。采用這種數(shù)值模式進行計算，得到了1998年5月1935卡林頓周穩(wěn)定和自洽的背景太陽風，這為模擬CME事件打下了基礎。 其次，為消除一般兩維MHD模式在太陽子午面內(nèi)極區(qū)的幾何奇異性，引入兩維MHD方程組的新模式，采用這種模式成功地模擬了98年5月2日觀測到的子午面內(nèi)日冕亮度圖。 最后數(shù)值模擬CME在日冕內(nèi)的傳播特征。CME傳播所需的背景結(jié)構是采用時間松弛方法計算得到的，這保證背景結(jié)構是自洽和穩(wěn)定的。觸發(fā)CME時采用具有同心圓磁場位形的觸發(fā)模式，觸發(fā)的CME事件具有和磁云橫截面磁場相似的結(jié)構。模擬結(jié)果給出在太陽表面不同位置觸發(fā)CME事件在太陽子午面內(nèi)的傳播特征，數(shù)值上驗證了CME向電流片的偏轉(zhuǎn)傳播效應。 在兩冕流間CME事件的數(shù)值模擬過程中，采用偶極子場和六極子場適當?shù)拥玫匠跏疾陆獯艌�，由猜解磁場和太陽風流動相互作用計算出穩(wěn)態(tài)自洽解，穩(wěn)態(tài)自洽解的背景磁場在太陽南北極符號相反，這符合觀測。在兩個冕流間采用具有同心圓磁場位形的觸發(fā)模型觸發(fā)CME事件，研究CME的日冕傳播特征。模 WP=3 擬結(jié)果表明，CME被約束在兩冕流間傳播，CME閉磁場位形和磁云橫截面磁場位形相似，可以解釋1AU處觀測磁云的部分特征；在CME附近，存在壓力和Lorentz起主要作用的區(qū)域，這可以為分析1AU處CME的觀測數(shù)據(jù)提供幫助
【圖文】：

圖 1-1. 白光觀測的 CME 圖，開始為冕流結(jié)構的緩慢增大，并出現(xiàn)三部分結(jié)構，最后突然噴射。 外層亮環(huán)是高密度等離子體，是三維隆起結(jié)構，溫度為 106K低，密度高。由于密度高，從臨邊觀測日珥，日珥顯得很亮。，發(fā)出αH 線。CME 內(nèi)層日珥物質(zhì)質(zhì)量約為 1×1014gm ，CME環(huán)的質(zhì)量約為 2.1×1015gm 。CME 在經(jīng)度方向上展開的空間一超過 1800。表 1-1 列出了白光日冕觀測到的 CME 數(shù)據(jù)(Gosling[1985,1986], Hundhausen [1994,1997a,b])表 1-1：CME 的一些平均觀測特征

第一章：CME 觀測、數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀和課題研究框架從αH 譜線的日冕觀測來看，CME 一般和αH 觀測到的暗條消失現(xiàn)象相關。暗條實際就是日珥，是同一種日冕現(xiàn)象相對于觀測者不同位置造成的，日珥是發(fā)生在臨邊的日冕現(xiàn)象，如果發(fā)生在在日面上，αH 譜線就會觀測到暗條（圖 1-2）。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2003
【分類號】：P182.62

【引證文獻】

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1 楊利平;背景太陽風的三維數(shù)值模擬研究[D];中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心）;2011年

本文編號：2693935