【摘要】：等離子體是一種多粒子的系統(tǒng),不同粒子之間的參數(shù)有很大差別,存在著多個時間與空間尺度,因此我們往往需要使用不同的物理模型,描述和解釋不同尺度的磁結(jié)構(gòu)。早先受限于衛(wèi)星數(shù)據(jù)的精度,人們研究的主要是大尺度,即磁流體力學(xué)(MHD,magnetohydrodynamics)尺度的磁結(jié)構(gòu),而對于小尺度,即動理學(xué)(kinetic)尺度的磁結(jié)構(gòu)則研究甚少。同時,早先大尺度的磁結(jié)構(gòu)的研究也存在著諸多未解決問題。因此,本文將對近地空間中不同尺度的磁結(jié)構(gòu)(磁洞、磁峰、熱流異常等)的特性及其產(chǎn)生機制進行研究。在工作一(第三章)中,我們利用Cluster衛(wèi)星的數(shù)據(jù),通過使用多種多點衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析方法,包括:Timing、最小方向?qū)?shù)分析(MDD)及時空差分(STD)方法,得到了磁尾等離子體片內(nèi)小尺度磁洞在背景等離子體流中的傳播速度。此外,基于電子磁流體力學(xué)理論,我們計算了一維電子孤波的傳播速度、尺度與振幅,并將其與小尺度磁洞進行了比較。結(jié)果表明理論上的電子孤波與觀測上的小尺度磁洞符合得很好。在工作二(第四章)中,我們利用MMS衛(wèi)星高精度的數(shù)據(jù),在地球磁鞘中發(fā)現(xiàn)了一類小尺度磁洞,其空間和時間尺度分別在10-20電子回旋半徑(ρe)和0.1-0.3秒之間。這類結(jié)構(gòu)具有豐富的電子變化特征,但不具有明顯的離子變化特征。研究表明,90°投擲角的電子通量在能量為34-66eV之間降低,在109-1024eV之間增加。在垂直于磁場的方向上,電子流動具有渦旋的特點,這與磁洞磁場的降低是自洽的。此外,通過計算發(fā)現(xiàn)電流密度主要是由電子的抗磁漂移提供的,即電子渦旋流動是電子的抗磁漂移運動。電子磁流體力學(xué)下的二維孤立子理論可以用來描述這類渦旋。利用單粒子模擬,我們對磁洞內(nèi)電子加速現(xiàn)象進行了模擬,結(jié)果與觀測大體符合。在工作三(第五章)中,我們利用MMS衛(wèi)星的數(shù)據(jù),在地球磁鞘邊界層中發(fā)現(xiàn)了一類小尺度磁通繩結(jié)構(gòu)。這類磁通繩的尺度接近ρi,其軸向沿著背景磁場方向,并且沿磁力線方向的電流可能由電子束流提供,垂直磁力線的電流可能部分由抗磁漂移提供。在工作四、五(第六、七章)中,我們使用了上述的多點衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析方法,分別計算了磁鞘中的大尺度磁洞結(jié)構(gòu)、地球弓激波附近的熱流異常結(jié)構(gòu)的傳播速度,發(fā)現(xiàn)磁鞘的大尺度磁洞中有少部分具有傳播、收縮和膨脹的特點,并且首次觀測到了磁鏡清晰的電子投擲角分布特征。熱流異常結(jié)構(gòu)的傳播速度與快磁聲波孤立子相似,結(jié)合等離子體特征,我們推斷其可能具有磁流體力學(xué)條件下快磁聲波孤立子的特點。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P353

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 謝中;反鐵磁材料微觀磁結(jié)構(gòu)研究手段的新進展[J];物理;2001年06期

2 趙連福,董寶中,牛雪,張培琴;海城地震區(qū)地殼磁結(jié)構(gòu)特征研究[J];地震學(xué)報;1993年04期

3 李國斌;宋順成;曹學(xué)軍;楊潤田;;兩種大間隙磁流體密封聚磁結(jié)構(gòu)性能的對比[J];西南交通大學(xué)學(xué)報;2006年04期

4 周文生;磁性測量講座 第二講 研究磁結(jié)構(gòu)的實驗方法(I)[J];物理;1983年10期

5 鄧龍江;周佩珩;;高頻磁結(jié)構(gòu)與磁極限關(guān)系的研究與現(xiàn)狀[J];電子科技大學(xué)學(xué)報;2009年05期

6 周文生;磁性測量講座 第二講 研究磁結(jié)構(gòu)的實驗方法(Ⅱ)[J];物理;1983年12期

7 張洪起,艾國祥,李京,李威,陳濟民;AR3595活動區(qū)矢量磁場和速度場演化[J];云南天文臺臺刊;1990年04期

8 余欽范,樓海,孫運生,李慶宣,呂慶田;亞東格爾木地學(xué)斷面的磁結(jié)構(gòu)[J];中國地質(zhì)科學(xué)院院報;1990年02期

9 林肇華;非晶態(tài)微觀磁性的漲落和磁結(jié)構(gòu)[J];物理;1988年05期

10 方允樟;范曉珍;;基于巨磁阻抗效應(yīng)表征材料磁結(jié)構(gòu)的模型[J];浙江師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年01期

相關(guān)會議論文 前2條

1 鄭思孝;廖小東;;小園面非平衡磁控原子源研究[A];中國電工技術(shù)學(xué)會電子束離子束專業(yè)委員會第四屆電子束離子束學(xué)術(shù)年會暨中國電子學(xué)會焊接專業(yè)委員會第二屆電子束焊接學(xué)術(shù)年會論文集[C];1991年

2 孫凱;陳東風;勾成;王芳衛(wèi);嚴啟偉;張泮霖;孫向東;郝延明;;中子衍射研究Er_2Fe_(15)Mn_2C的晶體結(jié)構(gòu)和磁結(jié)構(gòu)[A];Hyperfine Interaction and Nuclear Solid State Physics--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2001年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 肖婷;近地太陽風中磁結(jié)構(gòu)的探測研究[D];山東大學(xué);2015年

2 劉娟;鐵基化合物和錳鉻化合物的超導(dǎo)電性及磁性的第一性原理研究[D];華中科技大學(xué);2011年

3 張行泉;鐵酸鉍基多鐵性材料的制備與物性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 郎莉莉;Cr（Mn或Co）摻雜尖晶石鐵氧體的磁有序和陽離子分布研究[D];河北師范大學(xué);2015年

2 徐顯會;基于電子全息技術(shù)的納米磁性材料微觀磁結(jié)構(gòu)和性能的研究[D];四川師范大學(xué);2015年

3 姚淑濤;近地空間內(nèi)磁結(jié)構(gòu)的特性研究[D];山東大學(xué);2017年

4 楊宇鵬;時域有限差分法中三維永磁結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬算法研究[D];電子科技大學(xué);2011年

5 田之雪;Fe/Cu（100）超薄膜磁結(jié)構(gòu)的DFT計算[D];河北師范大學(xué);2007年

6 朱亞;新型純永磁波蕩器EPU200磁結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析和研究[D];中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所）;2015年

7 謝亞麗;鐵基超導(dǎo)體的制備和高壓研究及LiCu_2O_2低溫下復(fù)雜的磁結(jié)構(gòu)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

，

本文編號：2546351