-
题名超低频波与带电粒子的非线性相互作用
- 1
-
-
作者
李莉
周煦之
宗秋刚
-
机构
北京大学地球与空间科学学院
-
出处
《地球与行星物理论评》
2022年第4期443-453,共11页
-
基金
国家自然科学基金资助项目(42174184)
中国博士后科学基金面上资助项目(2021M700196)。
-
文摘
超低频波在日地能量传输和磁层—电离层耦合过程中都扮演着十分重要的角色,其在调节整个太阳—地球系统的能量流方面的研究一直是空间物理领域最重要的研究方向之一.超低频波是带电粒子在内磁层辐射带中加速和扩散的主要原因之一,磁层中的带电粒子具有典型的垂直于磁场的漂移运动和平行于磁场的弹跳运动,超低频波的频率范围能够覆盖带电粒子的漂移或弹跳频率,因此其与粒子之间会发生共振,超低频波正是通过与电子或离子发生漂移共振或漂移弹跳共振来完成能量的传递,从而实现对带电粒子的加速.自漂移共振理论提出以来,线性分析方法一直沿用至今,即假定粒子运动遵循未扰轨道,轨道因能量改变而造成的扰动一直被忽略不计.这一假设只有在粒子能量变化远小于粒子能量本身时才有效,而实际观测中经常存在振幅较大或持续时间较长的超低频波使得粒子能量变化很大,线性理论不再适用.本文结合理论分析、卫星观测总结了极向模和环向模超低频波与内磁层带电粒子的非线性漂移共振作用,给出了线性方法与非线性方法的使用范围,并从观测上给出了识别非线性漂移共振发生的方法.
-
关键词
超低频波
非线性漂移共振
单摆方程
卷曲结构
-
Keywords
ULF wave
nonlinear drift resonance
pendulum equation
rolled-up structures
-
分类号
P353
[天文地球—空间物理学]
-
-
题名空间等离子体中的动理学平衡态结构模型
- 2
-
-
作者
李京寰
杨帆
周煦之
-
机构
北京大学地球与空间科学学院
-
出处
《地球与行星物理论评》
2022年第5期532-543,共12页
-
基金
国家自然科学基金资助项目(42174184)。
-
文摘
空间等离子体环境中存在着大量尺度不一的电磁结构,如电流片、磁洞、磁通量绳等,它们的尺度大至磁流体动力学尺度,小至离子甚至电子动理学尺度.随着卫星观测水平的提高,人们已对这些结构内的电磁场和粒子分布拥有了更多的认知,但仅借助观测本身仍难以完整描述它们的三维结构.因此,对这些结构开展理论和数值模拟研究极为重要.本文简要介绍了一种对空间电磁结构进行理论建模的通用框架,即从Vlasov-Maxwell方程出发构建动理学平衡态自洽解,再将其与卫星观测进行对比.近年来,这套方法已被广泛应用于对空间电磁结构的建模和重构,证实了动理学平衡态结构在空间中的大量存在.同时,这种方法也可以作为初始条件应用于结构演化的模拟.最后,本文指出了这一方法目前存在的问题,并提出了几个可能的发展方向.
-
关键词
电磁结构
动理学平衡态
磁洞
磁通量绳
-
Keywords
electromagnetic structures
kinetic equilibrium
magnetic holes
flux ropes
-
分类号
P354
[天文地球—空间物理学]
-
