磁重联

摘要： 采用可压缩电阻性磁流体力学模型,研究了初始电流片的长宽比L_(x)对非对称多重X线磁场重联的影响。研究结果发现,当L_(x)超过一定的阈值时,非对称磁场重联的演化过程中将伴有多重X线重联发生。进一步地研究结果表明,当L_(x)越大,多重X线重联就越容易出现,相同时间间隔内所诱发的次级磁岛的尺寸也随之相应变大,不仅如此,次级磁岛的尺寸占整个模拟尺寸的比例也有所增大。对于L_(x)比较大的情形,当非对称多重X线磁场重联发展到一定程度后,非对称多重X线磁场重联的重联点基本不随时间变化,并且所诱发的大尺度次级磁岛的大小也基本稳定,该结论与Magnetospheric Multiscale(MMS)观测现象一致。因此这些结果可以用来解释一些卫星观测现象,尤其对空间物理中有关次级磁重联产生的多重X重联的观测有一定指导作用。

摘要： NASA网站2021年9月25日报道,利用9月17日陆地卫星-9(LandSat9)发射提供的搭车机会,NASA成功发射两颗分别名为极尖区等离子成像检测器(CuPID)和科罗拉多紫外凌星实验(CUTE)的立方体卫星,用于研究磁重联现象和系外行星。(1)极尖区等离子成像检测器磁重联现象普遍存在于宇宙空间中,在地球磁层边缘磁场相遇的地区也经常发生。

摘要： “帕克”还没来得及完成它所有的日冕飞越,帕克却永远地离去了。2022年3月15日,现代太阳风和磁重联理论奠基人、美国科学院院士——尤金·纽曼·帕克在美国芝加哥的家中去世,享年94岁。彼时的帕克太阳探测器(Parker Solar Probe)刚结束它24次飞越太阳计划中的第11次,和它一同穿越日冕的,除了美国宇航局收集到的110万公众的名字,还有尤金·帕克的照片,和那篇划时代的太阳风(solar wind)论文。

摘要： 空间等离子体环境模拟与研究装置SPERF(Space Plasma Environment Research Facility)中,环向场TF(toroidal field)线圈用于磁重联实验,物理上要求该线圈的脉冲电流在80μs的时刻大于200 kA,这对脉冲电流源的整体设计、放电开关和放电测试等提出了较高的技术要求。研究TF线圈脉冲电流源的设计、关键技术和测试,以实现这种100μs量级的脉冲大电流。首先,介绍了脉冲电源的结构,计算了脉冲电源的参数,设计了脉冲电源的模块化结构;其次,研究了放电开关组件的设计和测试;最后,介绍了脉冲电流源的测试,测试结果表明脉冲电流源能可靠地工作。所研究的脉冲电源对SPERF磁重联实验的开展具有重要意义,同时对脉冲强磁场、脉冲功率和电磁兼容等领域也具有参考价值。

摘要： 超短超强激光因其极端的物理参数范围以及可用于研究相对论等离子体等特征,成为当前激光驱动磁重联物理的研究热点.通常采用两路激光与平面靶相互作用实现激光驱动磁重联,然而在实验诊断中,由于激光等离子体自身的复杂性导致很难辨别磁重联的物理特征.本文对两路短脉冲激光驱动平面靶磁重联进行了数值模拟,重点分析了靶后电势分布特征和磁重联之间的关系.模拟结果显示,靶后电势分布可以直接影响被加速离子在探测面上的空间分布,因此可用来直接诊断短脉冲激光驱动磁重联实验.

摘要： 本文旨在介绍一项具有重大科学意义和应用价值的深空探测任务构想.该任务将对驱动恒星大尺度爆发过程的中心结构(即磁重联电流片)进行抵近(原位)探测,主要目的是详细研究发生在离地球最近的恒星—太阳上的大尺度磁重联过程的精细物理特征,揭示太阳系中最为剧烈的能量释放过程(即太阳爆发或太阳风暴)的奥秘.该任务的科学目标:磁重联过程是发生在宇宙磁化等离子体中的能量转换和释放的核心过程,其一直是太阳物理、等离子体物理、空间科学研究领域内的一个极为重要的研究课题及研究方向.通过抵近观测可以将同样设备的分辨能力提高5～20倍,将提供在地球附近无法获得的太阳超清晰图像以及相应的物理信息,让人类在一个前所未有的平台上来研究、认识和了解太阳,从而解决太阳爆发核心驱动过程的精细物理性质与日冕加热等长期困扰太阳物理研究领域的难题.

摘要： 激光驱动亥姆霍兹电容线圈靶的磁重联实验已经提出并进行了多年.当实验中的金属板被强激光照射时产生自由电子,这些自由电子的运动在连接两金属板的两个平行线圈中产生电流,由两个平行线圈内部电流产生的磁场之间随即发生重联.该实验不同于其他直接由Biermann电池效应所产生高β(等离子体热压与磁压的比值)环境下的磁重联实验.对该类实验进行了3维磁流体动力学数值模拟,首次展示了亥姆霍兹电容器线圈靶如何驱动磁重联的过程.数值模拟结果清楚地表明,磁重联的出流等离子体在线圈周围发生与实验结果相一致的堆积现象.线圈电流产生的磁场可高达100 T,使得磁重联区域周围的等离子体β值达到10?2.与实验室结果进行比较,数值模拟重复了实验展示的大多数特征,可有助于深入认识和理解实验结果背后的物理学原理.

摘要： 磁重联在宇宙的许多动力学现象中都是非常核心的过程.磁流体动力学(MHD)数值模拟是研究磁重联过程以及相应物理图像的一种很有效的手段.通过不同的参数组合,来研究MHD数值模拟中磁雷诺数和空间分辨率对磁重联率、数值耗散和能谱分布的影响.对得到的数据进行分析后,发现磁雷诺数对磁重联率和能谱分布有一定的影响.磁雷诺数越大,磁重联过程进入非线性阶段所需的特征时间越短,磁重联率就越早发生跃升.磁雷诺数Rm对耗散开始发挥作用的Kolmogorov微观尺度lko有明显影响:Rm越大,lko就越小.研究了磁重联过程中包括数值耗散在内的额外耗散对重联过程的影响.结果表明,撕裂模不稳定性开始之前的额外耗散以纯数值耗散为主,撕裂模不稳定性出现之后,额外耗散出现同步跃升,说明不稳定性导致的湍流明显增强了耗散的效果,相当于在局部湍流区引入了超电阻.能谱分析进一步表明,大尺度电流片的lko完全可能出现在宏观的MHD尺度上.

摘要： 我们都知道,地球上有台风。你听说过“太空台风”吗?不久前,我国科学家首次在北极上空发现“太空台风”。科研人员发现“太空台风”源于太阳风-磁层耦合作用。在长时间极端地磁平静和行星际磁场北向、地球磁层的高纬尾瓣处持续发生的尾瓣磁重联(磁重联是一种非常重要的快速能量释放过程,也是磁能转化为粒子的动能、热能和辐射能的过程)过程中.

摘要： 太阳系八大行星分为类地行星和巨行星,巨行星不仅体积和质量大,其磁场也相对更强.?土星的磁矩大约是地球的600倍,而木星的磁矩则有地球的20000倍之大.?土星和木星巨大的磁矩也让其拥有比地球大很多的巨型磁层空间.?等离子体在巨行星的磁层空间中受到强大的电磁力而产生复杂的加速和输运过程,持续产生空间能量物质扰动.?本文将回顾巨行星磁层空间的能量物质循环基本图像、辐射带高能物理过程、磁层电离层耦合过程以及巨行星磁层空间的关键基本等离子体物理过程,尤其结合中国学者在这一领域的最新研究进展进行介绍.

摘要： 分析了磁重联对晕等离子体加速和能量平衡过程的影响。分析表明晕等离子体向轴心的加速过程分为两个阶段：第一阶段晕等离子体在磁压或热压(依赖于丝数)作用下向轴心运动;第二阶段晕等离子体由于磁重联过程被加速到阿尔芬速度，并到达轴心形成先驱等离子体。估算表明重联层的厚度与离子的惯性长度具有相同的数量级，电流片内电子运动和离子的运动是解耦合的。在内爆滞止阶段电荷分离产生强的径向电场，这个电场将磁能转化为等离子体轴向(z方向)动能．内爆动能和轴向动能共同转化为X射线辐射能，以此解释了X射线能量大于内爆动能这一观测结果。分析了磁重联电磁脉冲的性质，对于1MA驱动条件，电磁脉冲的总能量可达kJ量级。

摘要： 本文通过ClusterⅡ飞船在2002年8月21日,C1、C3和C4上的CIS,HIA,FGM和STAFF测量的4s采样率数据,分析了07:50-08:20UT期间的磁重联事件.在这个期间ClusterⅡ飞船几乎都处在等离子体片内的远地点附近.在07:50-8:20UT期间,C1、C3和C4上的CIS(Cluster离子谱仪)同时观测到了二次带有Hall磁场的磁重联事件.总磁场的平均值约是～30nT,所以离子回旋频率约是～0.45Hz,电子回旋频率约是～840Hz,低混杂频率约是～19Hz.

摘要： 磁场的拓扑形态及磁场与等离子体的连接关系发生突变的现象称为磁重联(Magnetic Reconnection),它是近地空间等离子体中最基本的现象之一.本文采用3维MHD及Hall-MHD数值方法,在平行于电流片的方向上取周期边条件或自由边条件,对自发磁重联和剪刀流存在情况下的磁重联进行了数值模拟研究,并尝试将模拟结果应用于探索地球磁层顶和磁尾的磁的重联过程.

摘要： 本文研究地球等离子体片中磁重联后的磁流通管的运动,从数值模拟的角度阐明磁场重联与爆震流的关系.爆震流是磁泡在交换不稳定性的作用下在等离子体片中的流动.

摘要： 2001年8月22日世界时(UT)07:00--11:20期间有多次磁层亚暴发生,ClusterⅡ卫星在磁尾(-19R,R为地球半径)多次穿越磁尾等离子体片,并在等离子体片区域探测到了与亚暴相关的地向高速流、尾向高速流以及二者的流向转换,并伴随有强能粒子能量增加等.我们综合Cluster上RAPID,FGM和CIS等多台仪器的测量结果,进行了比较详细的分析,并结合三维磁重联数值模拟的最新结果,提出在磁尾中性片中存在多点重联的可能性.

摘要： 一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置及方法，涉及低温等离子体应用领域。本发明是为了解决磁尾等离子体不能模拟真实三维磁尾重联结构的问题。一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置，两个磁镜场线圈镜像对称，偶极磁场线圈位于两个磁镜场线圈的对称轴上，使得偶极磁场线圈和两个磁镜场线圈产生磁场时能够模拟出地球磁尾磁场，两个磁镜场线圈的外侧分别设有LaB6等离子体源，两个磁镜场线圈之间的对称轴上设有等离子体枪，当两个LaB6等离子体源注入等离子体时，能够模拟出地球磁尾南北两侧等离子体，等离子体枪开启，能够驱动所述地球磁尾南北侧等离子体在磁零点线位置发生三维磁尾磁重联。

摘要： 一种模拟大尺度磁层顶磁重联的地面模拟装置及方法，涉及低温等离子体的应用技术领域。本发明是为了解决现有缺少能直接反映行星际磁场的结构特点的装置的问题。位于同一竖直方向上的上磁镜场线圈和下磁镜场线圈的结构相同，且为椭圆形线圈，椭圆长径比大于或等于1.5，电子回旋共振等离子体源，用于向偶极磁场注入电磁波，使电磁波在偶极磁场产生的共振磁场面处电离真空腔室内的工作气体产生模拟空间的等离子体，上磁镜场线圈和下磁镜场线圈，用于产生磁镜场磁场，模拟均匀的行星际磁场，在偶极磁场线圈和上、下磁镜场磁场之间存在磁零点。它用于模拟磁层顶重联过程。

摘要： 本发明公开了一种磁重联镍线圈靶制造方法。该方法包括以下步骤：a.采用精密铣削技术加工铝模芯；b.在铝模芯表面电镀镍层；c.在镍层上加工孔，孔深度大于等于镍层的厚度，得到磁重联镍线圈靶粗坯；d.采用慢走丝线切割加工磁重联镍线圈靶粗坯的外形轮廓，得到磁重联镍线圈靶坯子；e.通过NaOH溶液腐蚀磁重联镍线圈靶坯子的铝模芯，清洗后得到所需的磁重联镍线圈靶。本发明的磁重联镍线圈靶制造方法保证了磁重联镍线圈靶的整体性、平整性和加工精度，能够满足磁重联物理实验需求。

摘要： 模拟三维非对称磁重联的等离子体模拟装置及其实现方法，属于空间环境地面模拟技术领域，本发明为解决现有磁层空间等离子体研究模拟装置只能提供近似的三维重联结构，且通常所采用的用于重联的等离子体呈对称结构，并不能真实反映非对称磁层顶重联的结构特点的问题。本发明偶极磁场线圈通电后产生模拟地球磁场位形的磁场，上磁镜场线圈和下磁镜场线圈产生模拟磁镜场位形的磁场；电子回旋共振等离子体源在模拟地球磁场位形侧产生电子回旋共振等离子体；六硼化镧等离子体源在磁镜场磁场位形侧产生磁层顶磁鞘侧等离子体；等离子体枪驱动磁层顶磁鞘侧等离子体，使其与电子回旋共振等离子体在磁零点处发生三维非对称磁重联。用于对空间环境的地面模拟。

摘要： 一种驱动磁重联的等离子体装置，属于低温等离子体的应用技术领域。解决了现有的空间等离子体地面模拟装置无法真实研究空间中三维磁重联过程的问题。本发明可实现磁层顶磁重联和磁尾磁重联；实现磁层顶磁重联时，通过偶极磁场线圈模拟地球磁场位形，通过磁镜场线圈模拟行星际磁场位形，通过等离子体枪喷射的等离子束流使地球磁场位形上形成的磁层侧等离子体和星际磁场位形上形成的磁层顶磁鞘侧等离子体在磁零点位置实现重联；实现磁尾磁重联时，偶极磁场线圈通电后模拟地球磁场位形，磁镜场线圈均用于模拟地球磁尾磁场位形，通过等离子体枪喷射的等离子束流使地球磁尾南、北侧等离子体在磁零点位置实现重联。本发明主要用于驱动磁重联过程发生。

摘要： 一种模拟大尺度磁层顶磁重联的地面模拟装置及方法，涉及低温等离子体的应用技术领域。本发明是为了解决现有缺少能直接反映行星际磁场的结构特点的装置的问题。位于同一竖直方向上的上磁镜场线圈和下磁镜场线圈的结构相同，且为椭圆形线圈，椭圆长径比大于或等于1.5，电子回旋共振等离子体源，用于向偶极磁场注入电磁波，使电磁波在偶极磁场产生的共振磁场面处电离真空腔室内的工作气体产生模拟空间的等离子体，上磁镜场线圈和下磁镜场线圈，用于产生磁镜场磁场，模拟均匀的行星际磁场，在偶极磁场线圈和上、下磁镜场磁场之间存在磁零点。它用于模拟磁层顶重联过程。

摘要： 一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置及方法，涉及低温等离子体应用领域。本发明是为了解决磁尾等离子体不能模拟真实三维磁尾重联结构的问题。一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置，两个磁镜场线圈镜像对称，偶极磁场线圈位于两个磁镜场线圈的对称轴上，使得偶极磁场线圈和两个磁镜场线圈产生磁场时能够模拟出地球磁尾磁场，两个磁镜场线圈的外侧分别设有LaB6等离子体源，两个磁镜场线圈之间的对称轴上设有等离子体枪，当两个LaB6等离子体源注入等离子体时，能够模拟出地球磁尾南北两侧等离子体，等离子体枪开启，能够驱动所述地球磁尾南北侧等离子体在磁零点线位置发生三维磁尾磁重联。

摘要： 模拟三维非对称磁重联的等离子体模拟装置及其实现方法，属于空间环境地面模拟技术领域，本发明为解决现有磁层空间等离子体研究模拟装置只能提供近似的三维重联结构，且通常所采用的用于重联的等离子体呈对称结构，并不能真实反映非对称磁层顶重联的结构特点的问题。本发明偶极磁场线圈通电后产生模拟地球磁场位形的磁场，上磁镜场线圈和下磁镜场线圈产生模拟磁镜场位形的磁场；电子回旋共振等离子体源在模拟地球磁场位形侧产生电子回旋共振等离子体；六硼化镧等离子体源在磁镜场磁场位形侧产生磁层顶磁鞘侧等离子体；等离子体枪驱动磁层顶磁鞘侧等离子体，使其与电子回旋共振等离子体在磁零点处发生三维非对称磁重联。用于对空间环境的地面模拟。

摘要： 本实用新型公开了一种激光驱动磁重联实验用靶，包括靶体、第一层靶面、第二层靶面、第三层靶面、第四层靶面和支架,所述靶体的上部由上至下共设置有四层靶面层结构，所述靶体的下部设置有支架。该激光驱动磁重联实验用靶，结构设置合理，第一层靶面使用较薄的导磁金属靶，作为激光作用物质，两路激光在靶面产生等离子体，自生磁场附着在等离子体表面并随着等离子体一起扩张，磁重联发生在两团等离子体之间，第二层靶面使用玻璃或水，用于屏蔽等离子体热效应但不屏蔽磁场，第三层靶面使用γ‑Fe

摘要： 本实用新型公开了一种用于空间磁重联约束的可调节磁场发生装置，通过改变每饼线圈接入的匝数，可以改变单饼线圈连接入电源的安匝数，从而改变磁场的分布。每饼线圈都通过绕制后，通过绝缘树脂浇注固定，同时在线圈的正上方开有多出孔槽分别对应每匝线圈用于外接电流引线，电流引线的与线圈的固定采用螺栓固定，同时在不需要连接电流引线的孔槽处，采用绝缘树脂进行封盖。每两饼线圈之间的电流引线采用包裹磁屏蔽材料的金属电流连接件而成，为了方便与改变电流连接件的长度，可根据每两饼线圈连接的位置，增加或减少连接件的长度，因而适应每两饼线圈之间的电流引线的间距变化。本实用新型可以调节磁场产生的大小，针对性构造实验所需要的磁场分布。