磁重联电流片中的粒子加速

作     者：李燕 

作者单位：中国科学院研究生院（云南天文台） 

学位级别：硕士

导师姓名：林隽

授予年度：2008年

学科分类：070802[理学-空间物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

主      题：太阳:磁场重联 粒子加速 

摘      要：太阳是巨大的高能粒子加速器,能产生高达数十GeV的离子和数十MeV的电子。耀斑是太阳大气中剧烈的能量释放过程,高达10-10erg的能量在10-10s时间内释放,10-100keV的电子和大于1MeV的离子包含了其中10%-50%的能量,这意味着加速和能量释放过程密切相关的。加速的电子、质子通过和周围大气的碰撞产生硬x射线和γ射线。硬X射线给我们提供了耀斑能量释放过程和粒子加速的机制最重要的信息。所以,粒子加速就成为太阳耀斑最有吸引力的方面之一。 本文分为以下几部分: 第一章,介绍耀斑观测及其能量释放过程。 第二章,分析了几种不同的加速机制。 第三章,采用试验粒子的方法,研究了在有引导磁场Bz存在的磁重联电流片中,电子被super-Dreicer电场Ez加速后的运动特征。引导磁场在电流片中被认为是恒定不变的,但其具有不同的取向,这种情况直接改变了电子运动轨迹,使得其沿着不同的路径离开电流片。在Bz和Ez同向时,能量较高电子的pitch-angle接近于180°。相反,当Bz和Ez反向时,高能电子pitch-angle接近0°。引导磁场的取向只是使电场有选择地对不同区域的电子进行加速,但不会影响电子最终的能量分布。粒子能谱是普遍的幂率谱E,而γ的大小依赖于引导磁场的大小、电流片的尺度及磁重联电场的强弱。