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太阳风在地球激波前兆区减速的统计研究

地球物理学报 2009年第4期52卷 895-901页

作者：符慧山曹晋滨张铁龙 H.Reme E.Lucek 中国科学院空间天气学国家重点实验室北京100080 中国科学院研究生院北京100049 Space Research Institute Austrian Academy of Sciences8042 GrazAustria Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements 31028ToulouseFrance The Blackett Laboratory Imperial CollegeLondonSW7 2BZUnited Kingdom

本文首次利用完全相同两颗卫星(CLUSTER C1和C3)的数据对地球激波前兆区太阳风的减速和偏转特性进行了统计研究.结果表明,在激波前兆坐标系中,太阳风减小的速度随观测点到激波的距离D_(BS)增大而减小,随行星际磁场与激波法向夹角θ_(BN... 详细信息

本文首次利用完全相同两颗卫星(CLUSTER C1和C3)的数据对地球激波前兆区太阳风的减速和偏转特性进行了统计研究.结果表明,在激波前兆坐标系中,太阳风减小的速度随观测点到激波的距离D_(BS)增大而减小,随行星际磁场与激波法向夹角θ_(BN)增大也减小,在ULF波动区深度D_(WS)小于6R_e(R_e为地球半径)的范围内最为显著;伴随着太阳风减速的另外一个现象——太阳风的偏转,也存在相似的规律.其最大减速和最大偏转角度分别为10 km/s和3°.太阳风减速和偏转,以及随之变化的太阳风动压,可能会引起地球磁层顶位置和形状发生改变,同时也为激波前兆区弥散(diffuse)离子的起源及加热提供了一种可能的机制.

关键词：相同卫星太阳风减速太阳风偏转激波前兆坐标系

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磁尾等离子片中偶极化锋面的数值模拟研究

空间科学学报 2015年第4期35卷 409-414页

作者：申井然曹晋滨吕浩宇符慧山北京航空航天大学宇航学院北京100191

利用守恒型TVD格式对8波模型磁流体方程组进行数值模拟,对磁尾中偶极化锋面的物理和演化特性进行研究.构建了由BBF类型通量管机制产生的偶极化锋面数值模拟模型,该模型由磁尾平衡模型、亚暴增长相模型和亚暴触发及BBF形成模型三部分组成... 详细信息

利用守恒型TVD格式对8波模型磁流体方程组进行数值模拟,对磁尾中偶极化锋面的物理和演化特性进行研究.构建了由BBF类型通量管机制产生的偶极化锋面数值模拟模型,该模型由磁尾平衡模型、亚暴增长相模型和亚暴触发及BBF形成模型三部分组成.数值模拟结果很好地再现了磁尾中BBF类型通量管机制产生的偶极化锋面特性.伴随着高速流的出现,磁场B_z分量呈非对称双极变化结构,即锋面前减小为负值,在锋面上急剧增大.当B_z增大到极大值后回落并趋于稳定.随着偶极化锋面伴随地向高速流向地球运动,偶极化锋面上B_z的变化越来越小.

关键词：偶极化锋面 BBF MHD 数值模拟

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地球磁尾偶极化锋面与高能电子加速（英文）

地球磁尾偶极化锋面与高能电子加速（英文）

2022年中国地球科学联合学术年会

作者：符慧山曹晋滨北京航空航天大学

A long-standing problem concerning dipolarization front (DF) is: why energetic electrons only appear in half the DF events? By analyzing MMS measurements, here we answer this question. We find a DF structure, behind which energetic-electron fluxes are modulated by magnetosonic waves: at wave troughs (B-minimum) electron fluxes are high;at wave crests (B-maximum) electron fluxes are low. This phenomenon challenges the classical theory of betatron mechanism, so we propose a new theory to explain it. In our theory, there exists a magnetic bottle with time-varying belly but steady neck behind the DF.

关键词：

基于DRAFT方法的磁尾低频波研究（英文）

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基于DRAFT方法的磁尾低频波研究（英文）

2023年中国地球科学联合学术年会

作者：许振宇符慧山北京航空航天大学

Low-frequency waves play an important role in various physical phenomena in the magnetotail. However, It is still a hard task to identify and characterize low-frequency waves in complex plasma environments. Here we introduce a novel wave analysis technique, named the Dispersion RelAtion From Timing(DRAFT) method. The DRAFT method utilizes fourpoint magnetic or electric field measurements to decompose a wave packet into different modes based on their frequency and phase velocity. We apply this method to the wave phenomena in the Earth's magnetotail and obtain their dispersion relations and threedimensional wave vectors. On this basis, we further investigate the mechanisms exciting these low-frequency plasma waves, the wave-particle interaction processes, and the contribution of low-frequency waves to energy transport in the magnetotail.

关键词： Low-frequency waves in the magnetotail Dispersion relations The DRAFT method

ULF Waves Associated with Solar Wind Deceleration in the Earth＇s Foreshock

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Chinese Physics Letters 2009年第11期26卷 258-261页

作者：符慧山曹晋滨杨彪 Lucek E Reme H Dandouras I State Key Laboratory of Space Weather Center for Space Science and Applied Research Beijing 100190 Graduate University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 Beijing University of Aeronautics and Astronautics Beijing 100190 Institute of Space Physics and Applied Technology Peking University Beijing 100871 Blackett Laboratory Imperial College Prince Consort Road London SW7 2BZ UK Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements 31028 Toulouse France

Characteristics of ULF waves associated with the solar wind deceleration in the Earth＇s foreshock on 6-7 April 2003 is studied using the wave telescope technique. In the satellite frame, the ULF waves are the left-handed polarized and quasi anti-parallel propagating mode, with a power peak at about 18.63mHz. The wave vector in the GSE coordinates is estimated to be k = （-4.29, 2.28, 1.21）×10^-4 km^-1, In the solar wind frame, the frequency of waves becomes - 9.39 mHz after the Doppler shift correction. The propagation direction of the waves is thus reversed and correspondingly the polarization of the waves becomes right-handed. The above-mentioned characteristics of the ULF waves in the solar wind frame indicate that the ULF waves associated with the solar wind deceleration are the Alfven-whistler waves, which have been frequently reported in both the observations and computer simulations.

关键词： Plasma physics Environmental and Earth science Astrophysics and astroparticles

Is the Near-Earth Current Sheet Prior to Reconnection Unstable to Tearing Mode？

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Chinese Physics Letters 2010年第2期27卷 330-333页

作者：魏新华曹晋滨周国成符慧山 Key Laboratory of Space Weather Center for Space Science and Applied Research Chinese Academy of Sciences Beijing 100190 School of Aeronautics Beijing University of Aeronautics and Astronautics Beijing 100049 Graduate School Chinese Academy of Sciences Beijing 100049

The tearing mode instability plays a key role in the triggering process of reconnection. The triggering collisionless tearing mode instability has been theoretically and numerically analyzed by many researchers. However, due to the difficulty in obtaining the observational wave number, it is still unknown whether the tearing mode instability can be excited in an actual plasma sheet prior to reconnection onset. Using the data from four Cluster satellites prior to a magnetospheric reconnection event on 13 September 2002, we utilized the wave telescope technique to obtain the wave number which corresponds to the peak of power spectral density. The wavelength is about 18RE and is consistent with previous theoretic and numerical results. After substituting the wave vector and other necessary parameters of the observed current sheet into the triggering condition of tearing mode instability, we find that the near-Earth current sheet prior to reconnection is unstable to tearing mode.

关键词： Plasma physics Environmental and Earth science

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偶极化锋面背后超热电子擀面杖分布的形成

偶极化锋面背后超热电子擀面杖分布的形成

作者：付文鼎符慧山曹晋滨于岳

超热电子擀面杖分布展示出的电子投掷角主要分布在0°、90°和180°附近,被认为是费米机制和betatron机制共同作用的结果。但这种解释并不适用于一般的超热电子擀面杖分布事件。在本工作中,我们报道了一个偶极化锋,其背后的擀面杖分布... 详细信息

超热电子擀面杖分布展示出的电子投掷角主要分布在0°、90°和180°附近,被认为是费米机制和betatron机制共同作用的结果。但这种解释并不适用于一般的超热电子擀面杖分布事件。在本工作中,我们报道了一个偶极化锋,其背后的擀面杖分布呈现出两段子结构,且与通量堆积区域无关。

关键词：热电子

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湍动磁重联中色散关系和磁零点性质的分析

湍动磁重联中色散关系和磁零点性质的分析

作者：张文哲符慧山曹晋滨王哲

湍动磁重联中的一个基本问题是色散关系的识别;而研究重联中的磁零点的特性可以帮助我们更好地理解磁重联的三维磁拓扑结构。在这项研究中,我们分析了一个地球等离子体片中与强磁场扰动相关的湍动磁重联事件。该事件发生在一个密度耗尽... 详细信息

湍动磁重联中的一个基本问题是色散关系的识别;而研究重联中的磁零点的特性可以帮助我们更好地理解磁重联的三维磁拓扑结构。在这项研究中,我们分析了一个地球等离子体片中与强磁场扰动相关的湍动磁重联事件。该事件发生在一个密度耗尽的区域,并伴随着尾向流向地向流的反转(标志着磁重联正在发生)。利用DEFOST方法,我们揭示了湍动中等离子体的色散关系并分析了波速,

关键词：磁零点磁重联

磁通量绳对粒子加速的作用：MHD及测试粒子模拟

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磁通量绳对粒子加速的作用：MHD及测试粒子模拟

2022年中国地球科学联合学术年会

作者：白坤於益群符慧山宫凡曹晋滨北京航空航天大学

磁通量绳是由磁重新连接产生的螺旋结构,在日地空间中的粒子激发和能量传输中起着至关重要的作用。理论和观测都证实,磁通绳和相关过程在空间中本质上是三维的。尽管这种结构已被广泛认为是电子加速的有利场所,但大尺度磁通量绳是否能...

磁通量绳是由磁重新连接产生的螺旋结构,在日地空间中的粒子激发和能量传输中起着至关重要的作用。理论和观测都证实,磁通绳和相关过程在空间中本质上是三维的。尽管这种结构已被广泛认为是电子加速的有利场所,但大尺度磁通量绳是否能导致离子加速还很少研究。在本研究中,使用MHD模型来研究磁尾中大尺度磁通量绳的演化,并进一步使用测试粒子模型来研究相关的离子加速。

关键词：