行星际磁云与日球电流片相互作用的初步研究

摘要

磁云与日球电流片之间存在着密切联系,磁云在从太阳到地球的传播过程中,有可能与行星际空间中的大尺度日球电流片发生碰撞相互作用,尤其是发生在太阳赤道附近的磁云和日球电流片碰撞的概率很大。研究磁云和各类背景介质的相互作用,有助于了解磁云的形成和演化机理,以及对地球磁层的影响,有助于了解太阳活动与地磁扰动的因果关系,对于日地物理的研究有着重要的科学意义。本文基于1995-2007年间Wind飞船观测到的105个磁云事件,按照磁云在地球附近是否与日球电流片发生碰撞将磁云事件分为碰撞和未碰撞两类,并在两类事件中分别选取典型事例,分析其磁场位形变化、相互作用区的基本参数变化特征,并使用高分辨率数据着重分析相互作用区的加热、加速等特征,以及有相互作用和无相互作用的两类事件之间的异同,其目的是增进对碰撞过程的认识,为进一步的物理分析和数值模拟研究提供线索。初步分析的结果如下:①可能与日球电流片发生碰撞的磁云事件有51例,约占事件总数的49％。②发生碰撞时,磁云与日球电流片之间的相互作用区内呈现动力学相互作用增强的趋势,如多出现局部的磁场方向间断结构,那里常伴随磁场强度下降、质子温度升高、部分质子速度分量出现跃变,100-250kHz的离子声波或fbe附近的郎缪尔波出现不同程度的增强,这些现象可能与碰撞相互作用区域内易发生磁重联有关；没有碰撞时这些特征一般不明显；③至少有15个事例中,磁云前后背景磁场的极性相反,或磁场极性反转的位置位于磁云内部,显示磁云可能正在跨越电流片运动；④磁云的亮环和亮核纤维结构在几个磁云事件中被看到。这些初步的分析结果对了解磁云与日球电流片之间的相互作用过程是有益的,但是今后还需要进一步的分析和数值模拟工作。

目录

文摘

英文文摘

引言

第一章 基本概念及理论分析

1.1 概述

1.2 日冕物质抛射与磁云

1.2.1 日冕物质抛射简介

1.2.2 行星际空间中观测到的日冕物质抛射的参数特征

1.2.3 磁云简介

1.2.4 磁云的理论模型:

1.2.5 磁云的膨胀

1.2.6 磁云边界层

1.3 日球电流片

1.3.1 日球电流片简介

1.3.2 日球电流片模型:源表面模型

1.3.3 日球电流片对太阳风和行星际扰动的调制作用

1.3.4 日球电流片随太阳活动周期的变化

1.3.5 日球电流片、日球等离子片与扇区边界的关系

1.4 磁云与日球电流片的关系和相互作用

1.4.1 磁云与日球电流片的位置关系

1.4.2 磁云对日球电流片的影响

1.4.3 关于磁云与电流片相互作用的现有研究成果

1.4.4 磁云与日球电流片的其他关系

1.5 本章小结

第二章 磁云与日球电流片碰撞的判据和初步筛选

2.1 磁云与扇区边界的距离接近事件的初步印象

2.2 碰撞事件的主要判别标准:方位角图像形状

2.3 次要判别标准:根据CME发源点和源表面中性线

2.3.1 CME发源点数据和地球日面纬度

2.3.2 CME发源点、地球、中性线和日球电流片的位置分析

2.3.3 日球电流片在三维空间中的形状及磁云轨迹(真实比例)

2.3.4 事件初步筛选

第三章 具体案例分析

3.1 概述

3.2 具体案例分析

3.2.1 未发生碰撞的磁云和日球电流片

3.2.2 磁云可能“碰撞”日球电流片的事例分析

3.2.3 磁云可能“碰撞”日球电流片并有可能跨越电流片的事例分析

3.2.4 CME亮环亮核结构的确认

第四章 讨论和结论

4.1 本文主要结论

4.2 存在的问题和展望

参考文献

作者在读期间完成的论文

致谢