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大磁暴中环电流离子成分的变化及其与磁暴演化的关系

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地球物理学报 2001年第1期44卷 1-11,T001页

作者：傅绥燕濮祖荫宗秋刚肖池阶谢伦 B.Wilken 北京大学地球物理系北京100871 Max-Planck-Institute for Aeronomy Katlenburg-Lindau

利用CRRES/MICS的观测数据 ,研究了磁暴期间内磁层离子成分的变化 .对1 991年两个典型磁暴和 1 2个大磁暴的分析表明 ,组成暴时环电流的离子可以分成两组 ,一组由O+、低能H+和He+组成 ,起源于电离层 (IOP) ;另一组为高能H+和He++,主要... 详细信息

利用CRRES/MICS的观测数据 ,研究了磁暴期间内磁层离子成分的变化 .对1 991年两个典型磁暴和 1 2个大磁暴的分析表明 ,组成暴时环电流的离子可以分成两组 ,一组由O+、低能H+和He+组成 ,起源于电离层 (IOP) ;另一组为高能H+和He++,主要来自太阳风 (SOP) .宁静时环电流主要成分为SOP ,大磁暴主相极大时环电流的主要成分是IOP .大磁暴期间离子可被注入到很低的高度 (L =3— 4) .IOP对环电流的贡献随磁暴强度增大而增加 ,在大磁暴主相极大时可达 80 % (数密度 ) .IOP中O+的快速增减是导致Dst指数在磁暴主相期间快速下降和恢复相中快速增长的主要原因 .小磁暴中 (Dst>- 50nT)

关键词：磁暴环电流离子成分太阳风电离层数据处理能量粒子 CRRES/MICS观测数据

太阳风高速流中重离子(α粒子)的捕获加速机制

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中国科学（A辑） 2001年第12期31卷 1118-1126页

作者：宋礼庭肖池阶中国科学院空间天气开放实验室北京100080 北京大学地球物理系北京100871

观测表明,太阳风高速流中重离子（α粒子）的速度高于太阳风整体速度,而且大约高出一个Alfven波速;同时还有少量质子也是如此.提出当太阳风高速流被加速到Alfven速度时,动力Alfven波二次激发,捕获全部的α粒子和部分质子并形成Alfven孤... 详细信息

观测表明,太阳风高速流中重离子（α粒子）的速度高于太阳风整体速度,而且大约高出一个Alfven波速;同时还有少量质子也是如此.提出当太阳风高速流被加速到Alfven速度时,动力Alfven波二次激发,捕获全部的α粒子和部分质子并形成Alfven孤波.这一机制可以解释上述观测结果.数值计算给出波激发捕获条件.

关键词：太阳风高速流动力Alfven波 Alfven点 Alfven湍流重离子 α粒子捕获加速机制

太阳风中的Alfven波耗散与电子和质子温度分布问题

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空间科学学报 1998年第4期18卷 296-300页

作者：肖池阶宋礼庭北京大学地球物理系 100871

根据动力论Alfven波耗散机制，详细计算了动力论Alfven波衰减的能量分配给质子和电子的比率．初步解释了高速太阳风中质子温度比电子温度高的事实，定性说明了r＜10Rs时电子快速冷却的原因．

关键词：动力论Alfven波高速太阳风质子温度电子温度

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太阳风中的Alfvén孤波和中间激波

中国科学（A辑） 1999年第6期29卷 561-569页

作者：宋礼庭肖池阶北京大学地球物理系北京100871

提出中间激波由动力Alfv啨ｎ波经波形连续变陡演化而成 .由动力Alfv啨ｎ波的色散作用形成Alfv啨ｎ孤波再进而演化成为激波 .由导出的非线性自治方程组计算出各种稳态结构 .它们分别对应中间激波 (Ib 类 ) ,Switch on激波和Alfv啨ｎ孤波 ... 详细信息

提出中间激波由动力Alfv啨ｎ波经波形连续变陡演化而成 .由动力Alfv啨ｎ波的色散作用形成Alfv啨ｎ孤波再进而演化成为激波 .由导出的非线性自治方程组计算出各种稳态结构 .它们分别对应中间激波 (Ib 类 ) ,Switch on激波和Alfv啨ｎ孤波 .另有一类由稀疏孤波演化成的稀疏型间断面 .由于方程中没有强耗散机制 ,所得到的激波峰面上残留着孤波系列 .

关键词：中间激波磁流体力学波 Alfven孤波太阳风

动力Alfven波加热日冕和加速太阳风的耗散长度

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中国科学（A辑） 2000年第Z1期30卷 51-53页

作者：宋礼庭肖池阶冯学尚北京大学地球物理系北京100871 中国科学院空间天气数值研究实验室北京100080

动力Alfven波高频分支在冕洞中沿磁场方向传播时, 其Landau阻尼可以给出可观的加热效果. 从理论上计算出波能通量的耗散形式和耗散长度, 与经验模型给出的耗散长度一致, 从而给出经验模型中耗散长度的理论根据.

关键词：动力Alfven波日冕加热太阳风加速

涡旋重联的Hall-MHD模拟及其在高纬磁层顶的应用

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中国科学（E辑） 2004年第7期34卷 804-817页

作者：濮祖荫史全岐肖池阶傅绥燕张慧宗秋刚刘振兴北京大学地球物理系北京100871 中国科学院空间物理与应用技术研究中心北京100080

应用2.5维可压缩Hall-MHD数值模拟方法研究了高纬磁层顶进入层的磁场重联过程. 当同时考虑Hall效应和流场剪切的效应时, 产生了同心的流体涡旋和磁岛; 在磁层顶两侧看到了等离子体的交换, 磁层顶的边界区趋于模糊; 日下点附近产生的重... 详细信息

应用2.5维可压缩Hall-MHD数值模拟方法研究了高纬磁层顶进入层的磁场重联过程. 当同时考虑Hall效应和流场剪切的效应时, 产生了同心的流体涡旋和磁岛; 在磁层顶两侧看到了等离子体的交换, 磁层顶的边界区趋于模糊; 日下点附近产生的重联结构会在向高纬流动的过程中随着剪切流的增强而产生变化; Hall效应可提高涡旋重联的重联率; Hall效应产生的3维磁场和流场分量在剪切流的作用下重新分布, 使得等离子体交换过程更为复杂. 模拟的结果有助于增进对高纬磁层顶的动力学过程的理解.

关键词：磁层顶进入层磁场重联涡旋重联 Hall效应剪切流

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行星际日冕物质抛射中的磁流体波动观测

中国科学：物理学、力学、天文学 2013年第10期43卷 1306-1313页

作者：李青晟肖池阶王红刚陈焱高王晓钢北京大学物理学院核物理与核技术国家重点实验室北京100871

日冕物质抛射(CME)是最大尺度的太阳活动现象,灾害性空间天气的主要驱动源.行星际日冕物质抛射(ICME)中的等离子体波动性质与ICME的演化密切相关.由于ICME中的平均磁场较大,其中的Alfven低频扰动研究较少.前人的研究只分析了0.3AU和0.6... 详细信息

日冕物质抛射(CME)是最大尺度的太阳活动现象,灾害性空间天气的主要驱动源.行星际日冕物质抛射(ICME)中的等离子体波动性质与ICME的演化密切相关.由于ICME中的平均磁场较大,其中的Alfven低频扰动研究较少.前人的研究只分析了0.3AU和0.68AU处的个别ICME中的Alfven波动.ICME在1AU处的Alfven波观测较少.本文对第23太阳周1995–2006年期间所有引起大磁暴(Dst100nT)的单个ICME事件进行统计分析,结果表明:(1)大约30%的ICME中长时间存在Alfven波(超过ICME持续时间的30%);(2)约一半的ICME的鞘层中存在快磁声波;(3)所有ICME中都存在短时间段的慢磁声波.这些观测结果为研究CME在行星际传播过程时其中的Alfven波演化机制及其动力学演化提供了观测基础.

关键词：日冕物质抛射磁流体力学波太阳风 Alfven波

The Implementation of Magnetic Islands in Gyrokinetic Toroidal Code

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Plasma Science and Technology 2016年第2期18卷 126-130页

作者：江澎林志宏 Ihor HOLOD 肖池阶 Fusion Simulation Center and State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology Peking University Department of Physics and Astronomy University of California

The implementation of magnetic islands in gyrokinetic simulation has been verified in the gyrokinetic toroidal code（GTC）.The ion and electron density profiles become partially flattened inside the *** density profile at the low field side is less flattened than that at the high field side due to toroidally trapped particles in the low field side,which do not move along the perturbed magnetic field *** the fraction of trapped particles decreases,the density profile at the low field becomes more flattened.

关键词： magnetic islands toroidal plasma confinement plasma gyrokinetics magnetic fields

2004年3月18日高纬磁层顶多重通量管事件分析

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地球物理学报 2006年第4期49卷 929-935页

作者：魏勇肖池阶濮祖荫洪明华万卫星刘振兴中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院国家天文台北京100012 北京大学地球与空间科学学院北京100871 中国科学院空间科学与应用研究中心北京100080

2004—03—18 23：10-23：50UT期间，“双星（Double Star）”探测一号卫星（TC-1）在向阳面磁层顶高纬晨侧由内向外穿越磁层顶，其时TC-1的GSM坐标为（7．5RE，-5．5RE，-5．4RE），RE为地球半径．穿越过程中TC-1观测到了8个通量管和1... 详细信息

2004—03—18 23：10-23：50UT期间，“双星（Double Star）”探测一号卫星（TC-1）在向阳面磁层顶高纬晨侧由内向外穿越磁层顶，其时TC-1的GSM坐标为（7．5RE，-5．5RE，-5．4RE），RE为地球半径．穿越过程中TC-1观测到了8个通量管和1个磁通量传输事件（FTEs）．在此期间Cluster星簇位于向阳面太阳风内，其GSM坐标为（18．0RE，-3．1RE，-6．2RE），其4颗卫星监测到行星际磁场（IMF）的易分量持续南向，毋有较大的负值．本文的研究表明：TC-1观测到的前7个通量管具有准周期重现性，周期大约是1—4min，明显小于以前所观测到的FTEs的平均周期（8-11min）；所有的通量管都具有较强的核心场．本文分别使用最小方差分析法（MVA）和Grad-Shafranov反演方法（GSR）对通量管的轴向进行了分析和对比，发现所有的通量管主轴基本沿晨昏向，结果显示GSR方法在轴向分析上比MVA优越．本文使用GSR方法对通量管的磁场结构进行了分析，恢复出了通量管的磁场在卫星穿越面的结构图；此外，本文还对这次多重通量管事件进行了deHoffmann-Teller（HT）分析，结果表明，所有通量管大致朝南极方向运动，均来源于向日面低纬区域．这说明它们可能起源于向日面低纬区，由该区的磁场分量重联产生．

关键词：磁重联磁通量管通量传输事件(FTEs) 最小方差分析法(MVA) Grad-Shafranov 反演方法(GSR)