【摘要】：磁場重聯(lián)是空間等離子體中的一個基本過程,它提供了一種將磁場能量快速地轉化為等離子體動能和熱能的有效機制。因此,很多空間等離子體中的爆發(fā)現(xiàn)象都可以用磁場重聯(lián)來解釋,如地球磁層亞暴和太陽耀斑。高能電子的產(chǎn)生是無碰撞磁場重聯(lián)的一個重要特征,高能電子的激發(fā)不僅發(fā)生在重聯(lián)擴散區(qū),收縮的磁島以及磁偶極化鋒面(dipolarization front,簡稱DF)區(qū)的加速也可以產(chǎn)生大量高能電子。近年來,磁島合并也與電子加速有著緊密聯(lián)系,觀測發(fā)現(xiàn),在磁島合并過程中有些明顯的電子加速過程,學者們模擬研究也發(fā)現(xiàn)當多個磁島最終合并成為一個大磁島的過程中,產(chǎn)生了大量高能電子。因此,研究磁島合并的物理過程以及電子加速的機制就顯得非常重要。本文采用二維PIC全粒子模擬以拉長電流片中的磁島鏈為初態(tài)來研究無碰撞等離子體中的磁島合并過程。結果表明,磁島合并分為兩個階段,在第一個階段,兩個磁島因同向電流絲之間的吸引力而緩慢地相互靠近,這個過程中,合并線附近的電子被面外電場加速,形成薄電流片,同時電流片附近形成磁場堆積。第二個階段為快速重聯(lián)階段,合并線附近的電磁場結構和以Harris電流片為初態(tài)的重聯(lián)擴散區(qū)的電磁場結構很相似,其中最顯著的特點為面外磁場的四極型結構。
【圖文】：

將磁場能量轉化為等離子體動能和熱能［１－４］。因此，很多空間等離子體中的爆發(fā)逡逑現(xiàn)象都可以用磁場重聯(lián)來解釋，比如太陽耀斑、地球磁層亞爆現(xiàn)象等［５－１１］。逡逑Ｓｗｅｅｔ－Ｐａｒｋｅｒ理論作為磁場重聯(lián)的經(jīng)典理論，因為重聯(lián)速度太慢，沒有辦法很好逡逑解釋空間等離子爆發(fā)現(xiàn)象［１２－１４］，然而，無碰撞磁重聯(lián)理論提供了一種高效快速逡逑重聯(lián)的途徑，研宄表明，Ｈａｌｌ效應在無碰撞磁重聯(lián)中起著決定性的作用［１５］。與逡逑此同時，在無碰撞磁重聯(lián)過程中，其重聯(lián)區(qū)域將出現(xiàn)多層次結構，將磁場重聯(lián)區(qū)逡逑域分為電子擴散區(qū)域和等離子擴散區(qū)域［１６－２０］，在離子慣性尺度內和電子慣性尺逡逑度外的區(qū)域內，等離子體可以橫穿磁力線，但是電子則被凍結在磁力線上。正是逡逑基于此，可以將離子體和電子進行分離，Ｈａｌｌ效應將決定磁場重聯(lián)的速度，并逡逑且可以產(chǎn)生四極型磁場和Ｈａｌｌ電流，四極型磁場在面外，Ｈａｌｌ電流在面內，該逡逑區(qū)域就是離子的擴散區(qū)。相應的，在電子慣性尺度內，離子和電子都無法被凍結逡逑于磁力線，該區(qū)域就是電子的擴散區(qū)［２１－２４］。逡逑在下圖１－１中，展示了一個重聯(lián)Ｘ點（方向磁場交匯點）的磁場重聯(lián)過程，逡逑圖中電流片的位置用黑色虛線表示，，磁力線用黑色實線表示，以此來辨明圖中不逡逑同時間點的磁場位形。黑色粗箭頭代表是的等離子體的流動方向。逡逑

由于磁場張力的作用，將會給電子和離子注入新的動能，使得其進一步種將磁能轉化為等離子運動的熱能以及動能的過程，就是磁場重聯(lián)的過場重聯(lián)經(jīng)典模型逡逑Ｓｗｅｅｔ－Ｐａ邋ｒｋｅｒ邋模型逡逑場重聯(lián)起始于磁流體力學的相關研宄，當時研宄的是簡單穩(wěn)態(tài)磁場重謂簡單穩(wěn)態(tài)磁場重聯(lián)，就是等離子體流場和重聯(lián)區(qū)域的磁場位形空間間因素的影響，Ｓｗｅｅｔ－Ｐａｒｋｅｒ模型就是最早的磁流體力學定量化磁場。這個模型通過太陽耀斑活動的相關資料，分析了兩對太陽黑子相互中，所引起的位于太陽大氣中等離子的位移過程，因為太陽黑子本身，磁場中帶有附著在上面的太陽大氣中的等離子體，致使黑子與黑子現(xiàn)一個很薄的電流片，從而造成太陽大氣層里面的磁場拓撲位形改變Ｐａｒｋｅｒ磁場重聯(lián)模型的示意圖如下圖１－２所示。逡逑Ｖ邋Ｖ邋％邐＾逡逑
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P354

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 姜浩峰;胡健;;中國標準,世界的標準[J];新民周刊;2017年12期

2 張壽彪;謝錦林;胡廣海;李弘;黃光力;劉萬東;;磁場重聯(lián)實驗室模擬進展[J];天文學進展;2010年04期

3 左大杰;王慈光;;客運專線動車組列車重聯(lián)運行相關問題探討[J];鐵道運輸與經(jīng)濟;2009年07期

4 王榮生;李中元;湯朝靈;;近尾無碰撞多重X線重聯(lián)的觀測[J];地球物理學報;2008年06期

5 黃華強;;內燃機車重聯(lián)試驗臺的研制[J];鐵道機車車輛工人;2006年05期

6 賈英東,李毅,王水,葛亞松;磁場重聯(lián)中離子軌道的混合模擬研究[J];地球物理學報;2003年02期

7 文樂;“四重聯(lián)奏”觀人生[J];思維與智慧;2003年02期

8 胡一丁,劉振興,濮祖蔭;磁層頂邊界區(qū)磁場對渦旋流場的響應和重聯(lián)[J];中國科學(A輯 數(shù)學 物理學 天文學 技術科學);1988年10期

9 馬洪;;東方紅型調車機車的電氣重聯(lián)[J];內燃機車;1988年01期

10 張柏榮 ,李維寶 ,欒蒂 ,李瓊英;AR5060光球黑子的浮現(xiàn)、運動和磁性重聯(lián)[J];云南天文臺臺刊;1989年03期

相關會議論文 前10條

1 張壽彪;謝錦林;胡廣海;劉萬東;;導向磁場重聯(lián)中的密度分布[A];第十四屆全國等離子體科學技術會議暨第五屆中國電推進技術學術研討會會議摘要集[C];2009年

2 田暉;姚碩;宗秋剛;何建森;齊羽;;小尺度磁云邊界上的磁場重聯(lián)[A];第十四屆全國日地空間物理學術研討會論文集[C];2011年

3 金曙平;師立勤;;驅動重聯(lián)及其等離子團的聚合過程[A];1993年中國地球物理學會第九屆學術年會論文集[C];1993年

4 劉振興;濮祖蔭;;渦旋誘發(fā)重聯(lián)理論及其應用[A];地球物理與中國建設——慶祝中國地球物理學會成立50周年文集[C];1997年

5 沈超;劉振興;;可壓縮等離子體中渦旋誘發(fā)重聯(lián)特性[A];2000年中國地球物理學會年刊——中國地球物理學會第十六屆年會論文集[C];2000年

6 賈英東;葛亞松;李毅;王水;;磁場重聯(lián)及其動力學的二維混合模擬研究[A];第九屆全國日地空間物理學術討論會論文摘要集[C];2000年

7 郭俊;;無碰撞磁場重聯(lián)中的電子低密度區(qū)[A];中國地球物理學會第二十四屆年會論文集[C];2008年

8 郭俊;陸全明;王水;竇賢康;;磁場重聯(lián)的二維粒子模擬研究[A];第十屆全國日地空間物理學術討論會論文摘要集[C];2003年

9 曹雪;劉丁維;黃韜;張科燈;;徑向行星際磁場下的場向電流的統(tǒng)計學研究[A];第32屆中國氣象學會年會S17 空間天氣觀測、建模與同化[C];2015年

10 劉鵬;崔嵐;王文;;交流傳動電力機車異構網(wǎng)絡重聯(lián)控制的實現(xiàn)[A];第八屆中國智能交通年會優(yōu)秀論文集——軌道交通[C];2013年

相關重要報紙文章 前10條

1 吳正琪 記者 王眉靈;川渝間將加開重聯(lián)135趟動車[N];四川日報;2017年

2 記者 云艷芳;張呼客專雙列重聯(lián)試驗正式起跑[N];呼和浩特日報(漢);2017年

3 羅開林邋詹愛華;貴州執(zhí)法重聯(lián)動[N];中國環(huán)境報;2008年

4 記者 李麗云;齊齊哈爾與中國一重聯(lián)手打造國家能源重大裝備材料研發(fā)中心[N];科技日報;2012年

5 趙永新 楊保國;磁場重聯(lián)可能是罪魁禍首[N];人民日報;2012年

6 記者 于童;市政府與中國一重聯(lián)手打造國家能源重大裝備材料研發(fā)中心[N];齊齊哈爾日報;2011年

7 記者 王丹 通訊員 孫磊;我國首列輕軌短車重聯(lián)改造試運營[N];吉林日報;2014年

8 記者 馬國棟邋通訊員 呂傳來;濟南局進京動車組重聯(lián)運行[N];人民鐵道;2007年

9 記者吳玉山 通訊員李輝;內外結合重聯(lián)動 手段多樣求實用[N];平頂山日報;2010年

10 張輝;“切除”重聯(lián)電纜大線故障[N];人民鐵道;2010年

相關博士學位論文 前10條

1 梁集;磁場重聯(lián)中動理學阿爾芬波的三維混合數(shù)值模擬研究[D];大連理工大學;2017年

2 茍廷玉;太陽耀斑中磁場重聯(lián)過程的研究[D];中國科學技術大學;2018年

3 史旺林;非對稱磁場重聯(lián)的Cluster數(shù)值分析及一個宇宙線源模式[D];中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心）;2005年

4 楊紅昂;磁場重聯(lián)中的Hall電流效應及地球磁尾通量繩結構的模擬研究[D];中國科學技術大學;2006年

5 孫曉霞;剪切流對磁重聯(lián)層結構影響的MHD數(shù)值研究[D];大連理工大學;2007年

6 徐曉軍;行星際磁場重聯(lián)觀測研究[D];中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心）;2011年

7 黃燦;無碰撞磁場重聯(lián)中的電子動力學[D];中國科學技術大學;2012年

8 黃獅勇;磁場重聯(lián)與等離子體湍流的衛(wèi)星觀測研究[D];武漢大學;2013年

9 張壽彪;磁場重聯(lián)實驗研究[D];中國科學技術大學;2010年

10 張紹華;并行自適應技術在背景太陽風及快速磁場重聯(lián)數(shù)值模擬中的應用研究[D];中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心）;2011年

相關碩士學位論文 前10條

1 包玉剛;基于ETB協(xié)議的列車重聯(lián)通信HPS軟件設計[D];華中科技大學;2018年

2 王曉;磁島合并研究[D];中國科學技術大學;2018年

3 楊豆豆;160km/h動力集中動車組運行安全性能研究[D];西南交通大學;2018年

4 羅躍劍;基于南昌大學高性能計算集群的磁場重聯(lián)粒子模擬優(yōu)化[D];南昌大學;2018年

5 王[

本文編號：2669461