双成分磁流体力学中的色散关系及其在太阳分层大气中的应用

摘要

EUV(Extreme Ultra-Violet)波是由太阳大气爆发引起的大尺度扰动现象，可在日冕中进行全日面传播，而关于其物理本质的争议也持续了将近20年。目前主流的观点之一认为EUV波是快磁声波，作为色球层Moreton波的日冕对应体。但是，观测表明EUV波和Moreton波在速度和传播时间上存在着显著的差异。为了解释这些差异，本文给出了一个太阳分层大气中部分电离的双成分磁流体力学模型。通过对其色散关系系统地分析与求解，我们可得到4种解，分别为Alfven波、声波、快磁声波和慢磁声波。由于色散关系求解的频率虚部为负数，表明中性气体和电离气体的碰撞使得各种波的振幅随时间不断衰减，而由其实部的计算结果我们发现碰撞不会明显地影响波速。为了进一步探究快磁声波在太阳分层大气中的传播特征，我们构建了相关的物理量模型，如磁场、温度、电离度和碰撞频率等。计算结果表明，由于色球层相比日冕具有较低的电离度以及较强的磁场，故Moreton波的速度远大于EUV波。这也解决了单成分模型中色球层的快磁声波在速度上远低于Moreton波的问题。相较于色球层的快磁声波由于碰撞而受到很强的衰减，日冕中的快磁声波在几乎完全电离的条件下能够传播地更久，也传播地更远。本文的计算结果与EUV波和Moreton波的观测结果相一致，也支持了两种波的快磁声波理论。

目录

声明

摘要

1．1 太阳活动概况

1．1．1．太阳分层大气结构

1．1．2．太阳大气活动现象

1．2 关于EUV波本质的讨论

1．2．2．非波模型

1．2．3．本文观点

1．3 研究方法介绍

1．3．1．MHD方程组

1．3．2．简正模法

1．4 单成分MHD模型理论分析

1．5 小结

第2章 双成分MHD模型理论分析

2．1 双成分MHD方程组

2．2 双成分MHD色散关系

第3章 双成分MHD模型色散关系分析

3．1 色散关系第一项方程分析

3．2 色散关系第二项方程分析

3．3 色散关系数值分析

第4章 太阳分层大气中波动传播特征分析

第5章 总结

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果