【摘要】：地球等離子體層是地球電離層與內(nèi)磁層相互作用的核心區(qū)域。磁擾期間,地球等離子體層的顯著改變強(qiáng)烈影響著內(nèi)磁層結(jié)構(gòu)和近地空間環(huán)境。然而,當(dāng)前地球等離子體層中尺度結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制尚不明確。本論文關(guān)注強(qiáng)地磁擾動(dòng)下的地球等離子體層動(dòng)力學(xué)過(guò)程,基于粒子動(dòng)力學(xué)理論,通過(guò)單粒子軌道法,研究強(qiáng)地磁擾動(dòng)下地球等離子體層動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)的演變過(guò)程,發(fā)現(xiàn)特大磁暴事件過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)指狀結(jié)構(gòu),繼而探索了在極端地磁擾動(dòng)下指狀結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制。論文的主要工作和研究結(jié)果如下:(1)基于Weimer電場(chǎng)和T04磁場(chǎng),模擬了強(qiáng)地磁擾動(dòng)下地球等離子體層的動(dòng)力學(xué)演變過(guò)程,發(fā)現(xiàn)強(qiáng)地磁擾動(dòng)下會(huì)出現(xiàn)一種特殊的演變過(guò)程,尤其是在演變后期,地球等離子體層呈現(xiàn)出扇形、蝶翼狀等結(jié)構(gòu)。(2)基于IMAGE-EUV觀測(cè)數(shù)據(jù),研究對(duì)比了極端地磁擾動(dòng)下地球等離子體層的演變過(guò)程,發(fā)現(xiàn)了指狀結(jié)構(gòu)。通過(guò)三個(gè)特大磁暴事件的分析對(duì)比,得到指狀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)及演變的規(guī)律。(3)基于單粒子軌道法,模擬了極端地磁擾動(dòng)下地球等離子體層指狀結(jié)構(gòu)的形成和演變過(guò)程,與IMAGE衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果較為一致。模擬還表明,指狀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)期間,行星際磁場(chǎng)迅速而劇烈地由北轉(zhuǎn)南,且轉(zhuǎn)南前分量較大。(4)深入研究太陽(yáng)風(fēng)和行星際磁場(chǎng)參數(shù)對(duì)指狀結(jié)構(gòu)形成和演變的影響,進(jìn)一步得到了指狀結(jié)構(gòu)形成和演變的參數(shù)特征。
【圖文】：

呈環(huán)狀對(duì)稱結(jié)構(gòu)，是電離層與內(nèi)磁層相互作用的核心區(qū)域。等離子體層在地球磁層中的位置如圖1.1 所示[2]。圖 1.1 地球磁層中的等離子體層示意圖等離子體層內(nèi)離子的主要成分是H+和He+，根據(jù)早期的地面哨聲觀測(cè)和衛(wèi)星就地觀測(cè)結(jié)果，這些粒子中 H+約占有 90%，He+約占 10%，其它微量成分為 O+、O++、He++等。等離子體層密度隨高度呈指數(shù)衰減，通常將密度在 0.5Re 距離內(nèi)突降兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上的位置稱作等離子體層頂[3]。在磁擾期間，等離子體層頂?shù)奈恢脮?huì)隨地磁活動(dòng)水平發(fā)生變化，圖 1.2 是 OGO5 衛(wèi)星 40次經(jīng)過(guò)等離子體層背陽(yáng)面時(shí)觀測(cè)到的質(zhì)子密度隨 L 的分布[4]。根據(jù)等離子體層頂?shù)亩x，，圖中最大質(zhì)子密度突變之處即為等離子體層頂?shù)奈恢谩Ｓ蓤D可知，當(dāng) Kp<1 時(shí)，等離子體層頂大約位于 5.5Re 處；當(dāng) Kp=4~5 時(shí)

1.2 磁擾期間等離子體層背陽(yáng)面質(zhì)子密度隨 L 的變構(gòu)形態(tài)和動(dòng)力學(xué)過(guò)程受地磁場(chǎng)控制，而地磁場(chǎng)短期變1.1 所示，由太陽(yáng)日冕向外噴發(fā)的高速流動(dòng)的等離子分能量進(jìn)入磁層內(nèi)部，引起磁層內(nèi)部各個(gè)區(qū)域擾動(dòng)，態(tài)變化與太陽(yáng)風(fēng)參數(shù)和地磁活動(dòng)直接相關(guān)。義結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)變化是當(dāng)前內(nèi)磁層物理研究的前沿課題變強(qiáng)烈影響著內(nèi)磁層結(jié)構(gòu)和近地空間環(huán)境。空間等離動(dòng)所涉及的重要外部環(huán)境。等離子體層中的低能粒子射帶和環(huán)電流高能粒子的重要離子源，給運(yùn)行在空間引起航天器漏電、內(nèi)部電路短路、燒毀元器件，導(dǎo)致行，干擾通信及測(cè)控系統(tǒng)的正常工作[6]。因此，深入有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。現(xiàn)狀
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P354;P353

【相似文獻(xiàn)】

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1 宋笑亭,吳雷;等離子體層突起位置的變化與對(duì)流電場(chǎng)的某些特性[J];地球物理學(xué)報(bào);1984年03期

2 黃興中,呂善偉;有等離子體層的導(dǎo)體圓柱空間散射特性的分析[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);1998年03期

3 吳是靜,趙漢章;穿越各向同性不均勻等離子體層的電磁波的傳播(英文)[J];系統(tǒng)科學(xué)與數(shù)學(xué);1986年02期

4 何飛;張效信;陳波;FOK Mei-Ching;;地球等離子層極紫外波段輻射特性計(jì)算[J];中國(guó)科學(xué)(技術(shù)科學(xué));2010年01期

5 李圣;龔學(xué)余;;大氣壓等離子體層中微波傳播的數(shù)值分析[J];懷化學(xué)院學(xué)報(bào);2010年05期

6 何飛;張效信;陳波;FOK Mei-Ching;;遺傳算法反演地球等離子體層離子密度分布[J];地球物理學(xué)報(bào);2012年01期

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本文編號(hào)：2689543