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地球物理学报 2016年第7期59卷 2356-2361页

作者：王晓黄灿中国科学院近地空间环境重点实验室中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026

本文采用二维全粒子模拟来研究无碰撞等离子体中的磁岛合并过程.结果表明,磁岛合并分为两个阶段,在第一个阶段,两个磁岛因同向电流丝之间的吸引力而缓慢地相互靠近,在这个过程中,合并线附近的电子被面外电场加速,形成薄电流片,同时电流... 详细信息

本文采用二维全粒子模拟来研究无碰撞等离子体中的磁岛合并过程.结果表明,磁岛合并分为两个阶段,在第一个阶段,两个磁岛因同向电流丝之间的吸引力而缓慢地相互靠近,在这个过程中,合并线附近的电子被面外电场加速,形成薄电流片,同时电流片两侧形成磁场堆积.第二个阶段为快速重联阶段,合并线附近的电磁场结构和以Harris电流片为初态的重联扩散区的电磁场结构很相似,其中最显著的特点为面外磁场的四极型结构.

关键词：磁重联磁岛磁岛合并粒子模拟

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磁岛合并研究

磁岛合并研究

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作者：王晓中国科学技术大学

学位级别：硕士

磁场重联是空间等离子体中的一个基本过程,它提供了一种将磁场能量快速地转化为等离子体动能和热能的有效机制。因此,很多空间等离子体中的爆发现象都可以用磁场重联来解释,如地球磁层亚暴和太阳耀斑。高能电子的产生是无碰撞磁场重联... 详细信息

磁场重联是空间等离子体中的一个基本过程,它提供了一种将磁场能量快速地转化为等离子体动能和热能的有效机制。因此,很多空间等离子体中的爆发现象都可以用磁场重联来解释,如地球磁层亚暴和太阳耀斑。高能电子的产生是无碰撞磁场重联的一个重要特征,高能电子的激发不仅发生在重联扩散区,收缩的磁岛以及磁偶极化锋面(dipolarization front,简称DF)区的加速也可以产生大量高能电子。近年来,磁岛合并也与电子加速有着紧密联系,观测发现,在磁岛合并过程中有些明显的电子加速过程,学者们模拟研究也发现当多个磁岛最终合并成为一个大磁岛的过程中,产生了大量高能电子。因此,研究磁岛合并的物理过程以及电子加速的机制就显得非常重要。本文采用二维PIC全粒子模拟以拉长电流片中的磁岛链为初态来研究无碰撞等离子体中的磁岛合并过程。结果表明,磁岛合并分为两个阶段,在第一个阶段,两个磁岛因同向电流丝之间的吸引力而缓慢地相互靠近,这个过程中,合并线附近的电子被面外电场加速,形成薄电流片,同时电流片附近形成磁场堆积。第二个阶段为快速重联阶段,合并线附近的电磁场结构和以Harris电流片为初态的重联扩散区的电磁场结构很相似,其中最显著的特点为面外磁场的四极型结构。

关键词：磁重联磁岛磁岛合并粒子模拟

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磁岛合并中的动力学研究

磁岛合并中的动力学研究

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作者：韩圣星中国科学技术大学

学位级别：硕士

磁场重联是一种等离子体中快速的能量释放机制,通过磁场拓扑位形的改变快速释放大量磁能,加热加速电子。磁场重联与空间中许多爆发性现象有关,在其中起到了非常重要的作用,如太阳耀斑、地球磁场亚暴、日冕物质抛射等。磁岛合并是一类特... 详细信息

磁场重联是一种等离子体中快速的能量释放机制,通过磁场拓扑位形的改变快速释放大量磁能,加热加速电子。磁场重联与空间中许多爆发性现象有关,在其中起到了非常重要的作用,如太阳耀斑、地球磁场亚暴、日冕物质抛射等。磁岛合并是一类特殊的磁场重联:两个磁岛相互靠近并在磁岛边缘发生磁场重联,最后两个磁岛合并成为一个磁岛。本文通过二维PIC粒子模拟方法,研究了磁岛并过程。我们发现在初始磁岛的大小设置小于一定范围内,两个磁岛合并成为一个磁岛后并没有进入稳定状态。磁岛会在X方向上向外膨胀,磁岛中心附近Z方向上两侧的磁力线相互靠近并发生磁场重联,使得该磁岛分裂成两个新的小磁岛并且很快会再次发生合并成为一个磁岛。我们把这种磁岛合并后发生分裂又再次合并的过程分为三个阶段。同时外加了强引导场,可以利用引导中心理论来分析平行电场项、费米加速项、betatron加速项对电子加速的贡献。第一阶段是初次磁岛合并阶段,平行电场项在合并点附近做正功,在磁岛两端做负功,综合整个模拟平面内平行电场对电子做功为0,费米加速项合并点附近做负功而在磁岛收缩端做更强的正功,综合后对电子做正功。所以第一阶段内主要是费米项做正功,磁能转化为电子动能。第二阶段是磁岛分裂阶段,平行电场项在重联X点附近做正功而费米项在磁岛远离重联点外侧端做负功,这时平行电场做的正功约等于费米项做的负功,导致这一阶段内电子总动能基本保持不变,能量从磁能转化为电子动能又再转化为磁能。第三阶段是新磁岛再次合并阶段,此时主要过程与第一阶段相似,但磁岛合并更弱。整个阶段主要是费米项较弱地加速电子。

关键词：磁场重联磁岛合并引导场电子加速

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磁层亚暴过程中的磁岛合并特征

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科学技术与工程 2011年第8期11卷 1678-1680,1685页

作者：路兴强李克华南华大学核科学技术学院衡阳421001

采用实际的磁尾位型,利用数值模拟研究地球近地磁尾磁层亚暴过程中的磁岛合并过程。选取了磁尾电流片中三个测量点。分析了电流、磁场、等离子体密度以及速度随时间的变化规律。合理地解释磁层亚暴过程中的观测现象。

关键词：磁尾磁层亚暴磁岛合并

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