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Magnetic Energy of Force-Free Fields with Detached Field lines

Chinese Journal of Astronomy and Astrophysics 2003年第6期3卷 555-562页

作者： guo-qiang li and you-qiu huschool of earth and space sciences, university of science and technology of china, hefei 230026 School of earth and space sciences University of Science and Technology of China Hefei 230026

Using an axisymmetrical ideal MHD model in spherical coordinates, we present a numerical study of magnetic configurations characterized by a levitating flux rope embedded in a bipolar background field whose normal field at the solar surface is the same or very close to that of a central dipole. The characteristic plasma β (the ratio between gas pressure and magnetic pressure) is taken to be so small (β = 10-4) that the magnetic field is close to being force-free. The system as a whole is then let evolve quasi-statically with a slow increase of either the annular magnetic flux or the axial magnetic flux of the rope, and the total magnetic energy of the system grows accordingly. It is found that there exists an energy threshold: the flux rope sticks to the solar surface in equilibrium if the magnetic energy of the system is below the threshold, whereas it loses equilibrium if the threshold is exceeded. The energy threshold is found to be larger than that of the corresponding fully-open magnetic field by a factor of nearly 1.08 irrespective as to whether the background field is completely closed or partly open, or whether the magnetic energy is enhanced by an increase of annular or axial flux of the rope. This gives an example showing that a force-free magnetic field may have an energy larger than the corresponding open field energy if part of the field lines is allowed to be detached from the solar surface. The implication of such a conclusion in coronal mass ejections is briefly discussed and some comments are made on the maximum energy of force-free magnetic fields.

关键词： Sun: magnetic fields - Sun: coronal mass ejections (CMEs) -methods: numerical

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地质学科未来5~10年发展战略:趋势与对策

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科学通报 2022年第23期67卷 2708-2718页

作者：董云鹏任建国张志飞邓军郭安林张兴亮胡修棉王强李建威邱楠生孙有斌赵国春张进江彭建兵林杨挺初航吕大炜西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 国家自然科学基金委员会地球科学部北京100085 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 南京大学地球科学与工程学院南京210023 中国科学院广州地球化学研究所广州510640 中国地质大学(武汉)资源学院武汉430074 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249 中国科学院地球环境研究所西安710061 香港大学地球科学系中国香港北京大学地球与空间科学学院北京100871 长安大学地质工程与测绘学院西安710054 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

当代地球科学的内涵和外延已经拓展到涵盖整个固体地球内部及外部层圈形成演化及与资源能源富集、生态环境变迁、地球宜居性和社会可持续发展相关的地球系统科学问题.随着人类社会经济高速发展,与地球相关的资源能源、气候环境、地质灾... 详细信息

当代地球科学的内涵和外延已经拓展到涵盖整个固体地球内部及外部层圈形成演化及与资源能源富集、生态环境变迁、地球宜居性和社会可持续发展相关的地球系统科学问题.随着人类社会经济高速发展,与地球相关的资源能源、气候环境、地质灾害等问题日益突出.为了适应新时代地球科学发展形势,在地球系统科学理论框架下,准确分析我国地球科学未来5~10年的发展趋势、明确战略目标和优先发展领域,不仅能够大力促进和强化我国地球科学的发展、赶超世界领先水平、早日实现从地质大国到地质强国的转变,而且对于保障国家矿产能源安全、助推国家经济建设和人类社会可持续发展具有重大意义.

关键词：优先发展领域地球科学地球系统科学地质学科固体地球生态环境变迁能源安全宜居性

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