【摘要】：空間物理學是人造衛(wèi)星上天后迅速興起的一門學科�？臻g天氣學作為空間物理學的一部分,特別是空間災害性事件對人類的生產生活有著極其重要的影響。太陽高能粒子(Solar Energetic Particle,SEP)是一類重要的空間災害事件,它不但會導致航天器損害、威脅航天員生命,甚至還會造成通信中斷導航失靈,影響人類的經濟活動以及生活。因此如何對SEP進行準確的預報一直是空間天氣學研究的重要課題之一。當前對于SEP的傳輸過程,使用的傳輸模型一般以恒定太陽風速度或Parker螺旋磁場為背景,其優(yōu)勢在于可以有效地簡化預報過程從而提高預報的時效性。但隨著計算機水平的發(fā)展使人們對預報精度提升有了較高需求,根據真實的日球層作為傳輸背景的模擬將更為重要。本文使用的MHD-SEP模型中,對SEP的傳輸使用三維MHD太陽風背景場。該模型的背景場可以反應行星際背景太陽風中的主要物理現象,如1AU以內的高速流和低速流之間的相互作用、前向激波和后向激波、激波的相互作用區(qū)、日球層電流片的三維結構等,這些均是傳統模型所不能體現的。本文充分利用該模型三維太陽風背景場的優(yōu)勢,主要進行了如下工作:(1)對平均自由程使用多種求解模型,分析在該模式中的最優(yōu)模型;(2)測試了該模式下對影響平均自由程的相關自由參數敏感度;(3)在太陽活動高年與低年對太陽高能粒子的平均自由程進行了定性分析。我們使用該模型得到與前人相符的平均自由程的空間分布規(guī)律。并得到了如下結論:(1)MHD背景場下不同的平均自由程求解模型對SEP的粒子通量有明顯影響,故選擇適合于模式的求解模型尤為重要,我們使用的求解模型與實際觀測更吻合;(2)在MHD背景場中,平均自由程相關自由的參數的取值對粒子的全向通量影響較大,各向異性影響不大,可滿足定性分析的需要,為未來的定量分析工作打下基礎;(3)該模式下可以反應平行平均自由程在不同的事件中的空間分布規(guī)律,對SEP相關研究有重要的參考價值;(4)平均自由程與太陽風徑向速度有明顯的負相關關系,這一結論將SEP與背景太陽風場聯系起來,同時也為加入更復雜CME的背景太陽風場下SEP的研究提供基礎。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P35
【圖文】：

圖 1.1 年份-緯度太陽黑子變化圖（蒙德蝴蝶圖），從中緯度開始，太陽黑子的分布情況在周期過程中向赤道移動，在周期結束時接近赤道Figure 1.1 Time-latitude plot of sunspots (Maunder butterfly diagram) ,start from middlesolar latitudes, migrates equatorward in the course of the cycle and are close to the equatorat the end of the cycle空間天氣在 80 年代末 90 年代初被提出來，是指在太陽表面、日地空間和地球磁場、高層大氣中能夠影響天地基技術系統性能與可靠性、危及人類健康與生命的變化物質條件綜合狀況。在經歷了第 23 個太陽活動周（1996-2008），一連串的衛(wèi)星失敗、供電網絡崩潰、GPS 系統廣泛應用和被干擾，以及“萬圣節(jié)事件”后，國家、政府、社會均開始對空間天氣引起重視，并意識到空間環(huán)境誘發(fā)的災害將隨技術的發(fā)展而日益嚴重。在 1994 年，為了解決空間環(huán)境對技術系統的可

第 1 章 引言輸條件會有顯著改變，使得對緩變型事件的建模難度更大。緩變型 SEP 事件通常與快速的 CME 相關（Kahler，2001），快速的 CME 驅動的行星際激波對粒子加速有很大作用，提前幾天或幾小時預測大型緩變型 SEP 事件有一定的必要。如下圖 1.1，為一個 SEP 事件的模擬流程。

圖 1.3 銀河宇宙線平行平均自由程與粒子剛度的關系，實心表示電子觀測結果，空心表示質子的觀測結果。圓圈表示實際值, 向上的三角形表示下限值。陰影帶是 Palmer(1982)提出的觀測的結論。虛線代表了標準準線性理論對平板幾何條件下靜磁場無耗散湍流的預測(Bieber，1996)Figure 1.3 Cosmic-ray parallel mean free path vs. particle rigidity. Filled and open symbolsdenote results derved from electron and proton observations, respectively. Circles andupward-pointing triangles denote actual values and lower-limit values, respectively. Theshaded band is the observational consensus enunciated by Palmer(1982). The dotted linerepresents the prediction of standard quasi-liner theory for magnetostatic, dissipationlessturbulence with slab geometry(Bieber，1996).上述“平板模型”的幾何模型是軸對稱的，前人對非軸對稱的的粒子散射同樣進行了廣泛的討論，有下列幾種模型：各向同性模型（Hasselmann et al.，1968；Fisk et al，1974；Kunstmann，1979），斜波模型（Lee et al.，1975；Jones et al.，

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李先胤;平均自由程二表達式的關系[J];大學物理;1987年05期

2 潘根;;氣體分子平均自由程公式修正項應為(-2~(1/2)/3d)[J];教材通訊;1988年04期

3 李廣庭;關于穿過某截面的分子的平均自由程問題[J];鄭州航空工業(yè)管理學院學報;1988年01期

4 彭圣儒;;輸運過程的平均自由程方法[J];湖南師范大學自然科學學報;1988年02期

5 葉春放;證明“2沅”的另一方法[J];大學物理;1988年07期

6 王建華;關于平均自由程 沅=1/(2~(1/2)πd~2 n)中的2~(1/2)[J];武漢水利電力大學學報;1997年04期

7 張東海;張銳波;席東鹿;;高能核—核作用中的平均自由程估計[J];山西師大學報(自然科學版);1992年04期

8 張東海,羅世彬;高能核—核作用射彈粒子的局域平均自由程估計[J];山西師大學報(自然科學版);1995年03期

9 凌一鳴;錢梅珍;;長圓管道內氣體分子的平均自由程[J];南京工學院學報;1982年02期

10 楊宗書,金尚年;氣體分子平均自由程公式的歷史回顧和新的推論[J];物理;1987年04期

相關會議論文 前4條

1 曾思良;吳澤清;顏君;;關于低溫輻射平均自由程的一些討論[A];第十四屆全國原子與分子物理學術會議論文專輯[C];2007年

2 張東海;;相對論性重離子碰撞中射彈碎片的平均自由程估計[A];第八屆全國核物理會議文摘集（上冊）[C];1991年

3 田俊龍;吳錫真;趙凱;張英遜;李祝霞;;通過核子平均自由程研究~(197)Au+~(197)Au三裂變的粘滯性機制[A];中國原子能科學研究院年報 2009[C];2010年

4 熊勤鋼;李博;葛蔚;李靜海;;氣固懸浮系統的直接數值模擬和計算規(guī)模對體系統計特性的影響[A];中國顆粒學會第六屆學術年會暨海峽兩岸顆粒技術研討會論文集（下）[C];2008年

相關博士學位論文 前1條

1 劉志全;相對論重離子碰撞中噴注淬火效應的定量研究[D];華中師范大學;2016年

相關碩士學位論文 前1條

1 王尚潔;太陽高能粒子平均自由程在三維MHD背景場的相關研究[D];中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心);2019年

本文編號：2747718