【摘要】：日冕物質(zhì)拋射(CME)是較短時(shí)間內(nèi)大量等離子體物質(zhì)從太陽(yáng)拋射,是太陽(yáng)日冕中頻繁發(fā)生的十分劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象。由于CME是空間擾動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)源,會(huì)引起地球空間環(huán)境的劇變,因此CME在日冕-行星際演化的過(guò)程是空間天氣研究的主要內(nèi)容之一�；诖帕黧w力學(xué)(MHD)的數(shù)值模擬能自洽的描述等離子體,并在全球范圍內(nèi)捕捉日冕動(dòng)力學(xué)變化,因此是充分研究日冕對(duì)CME爆發(fā)的響應(yīng)及CME在日冕行星際傳播演化過(guò)程的有效工具。使用Feng等開發(fā)的AMR-SIP-MHD模型進(jìn)行數(shù)值模擬并對(duì)模型進(jìn)行了改進(jìn)和完善。模型使用六個(gè)低緯度球坐標(biāo)耦合成覆蓋全球的重疊型網(wǎng)格系統(tǒng)(六片網(wǎng)格),能避免一般球形網(wǎng)格的極區(qū)網(wǎng)格匯聚問(wèn)題和奇性問(wèn)題,同時(shí)便于并行計(jì)算編程。模型采用CESE格式,將時(shí)間和空間同等對(duì)待對(duì)待,區(qū)別于其他現(xiàn)有太陽(yáng)風(fēng)模型采用的差分格式。使用GLM方法和八波法相結(jié)合的方式控制磁場(chǎng)散度,模擬區(qū)域從近太陽(yáng)(1 Rs)到地球軌道附近。利用自適應(yīng)軟件包PARAMESH,設(shè)置網(wǎng)格加密放粗條件,可以在感興趣的區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格加密,如電流片附近、CME初始觸發(fā)處,CME經(jīng)過(guò)的區(qū)域等,以滿足計(jì)算精細(xì)結(jié)構(gòu)時(shí)所需要的網(wǎng)格尺度。目前所處的第24個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周從2008年12月開始,2014年黑子數(shù)達(dá)到該活動(dòng)周的峰值,該活動(dòng)周的黑子數(shù)比上兩個(gè)活動(dòng)周小很多。選取了卡林頓周2055、2104、2152和2183分別處于太陽(yáng)活動(dòng)低年、上升年、高年、下降年的四個(gè)卡林頓周進(jìn)行數(shù)值模擬,并與SOHO、WIND衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。目前對(duì)CME的模擬,爆發(fā)過(guò)程和在行星際的傳播過(guò)程由于空間尺度等原因一般是分開模擬,并且多為慢速CME,我們?cè)噲D模擬2006年12月13日爆發(fā)的快速CME從爆發(fā)到行星際傳播的過(guò)程。模型根據(jù)勢(shì)場(chǎng)模型和光球觀測(cè)磁場(chǎng),使用時(shí)間松弛法求得背景太陽(yáng)風(fēng)的穩(wěn)態(tài)解,使用得到的穩(wěn)態(tài)解,在近太陽(yáng)處(距太陽(yáng)0.8Rs)加入高密度、高速度、高溫度的磁繩,定量地模擬CME從近日冕傳播到地球軌道附近中的演化現(xiàn)象。對(duì)CME觸發(fā)和傳播的研究,出于空間尺度和計(jì)算時(shí)間的考慮,在日冕區(qū)域(1 Rs到35 Rs)利用背景太陽(yáng)風(fēng)的穩(wěn)態(tài)解,在太陽(yáng)表面加入一個(gè)逐漸浮現(xiàn)的磁繩,定性地模擬CME從觸發(fā)到傳播到日冕中的演化現(xiàn)象,這一定性模擬驗(yàn)證AMR-SIP-MHD模型可以實(shí)現(xiàn)CME從爆發(fā)到行星際傳播的連續(xù)模擬。在對(duì)背景太陽(yáng)風(fēng)的模擬中對(duì)比了熱傳導(dǎo)項(xiàng)對(duì)太陽(yáng)風(fēng)各參數(shù)的影響,發(fā)現(xiàn)熱傳導(dǎo)項(xiàng)在近太陽(yáng)處對(duì)太陽(yáng)風(fēng)的影響與磁力線是開放還是閉合有關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P353

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