太阳风与火星的相互作用

考虑太阳风动压与火星大气中的粒子热压与磁压之和平衡,建立了火星磁层顶形成的理论模型,结合卫星观测数据,对子午面内向日侧火星磁层顶位形进行数值计算和分析,研究了火星磁层顶位形及其与太阳风动压之间的变化关系。结果认为,火星磁层顶位形与地球磁层顶相似;太阳风动压越大,火星磁层顶越靠近火星; 反之,越远离火星。这些结果,对于了解火星感应磁层形成的物理机制有着重要科学意义。     

子午面磁层顶位形结构的MHD模拟研究

本文基于太阳风-磁层-电离层耦合的全球磁流体力学(MHD)数值模拟,研究几种典型的太阳风动压和行星际磁场条件下,地球子午面上方磁层顶的位置和形状特征,以及磁层顶位形参数日下点距离和磁层顶张角随行星际条件的变化规律。模拟结果表明:正午午夜子午面磁层顶位形具有内凹结构,当行星际磁场为南向时,随磁场强度增强,日下点距离减小;行星际磁场为北向时,随磁场强度增强,日下点距离增大。动压增大,日下点距离减小。南向磁场强度增强,磁层顶张角变大。这些模拟结果与基于卫星数据的高纬经验模型(B00)以及(Schield)模型的经验结论相吻合,说明MHD模拟是研究磁层顶位形的有效工具。特别是在高纬穿越数据的获得受限时,基于对磁层顶位形的物理理论研究构建的数值模拟数据是解决这一问题的有效途径。     

太阳地球物理学:问题和前景

太阳地球物理学的对象和任务太阳、星际间的介质和包括大气和其他层的地球是太阳地球联系链条中的主要环节。太阳地球物理学研究的对象是太阳和地球之间的全部介质和介质中发生的过程。在太阳地球物理学面临的问题中,我们将注意这样一些基本问题,如揭示负责太阳爆发、粒子加速度、太阳风和星际间磁场结构形成的物理机制,以及负责使太阳风的能量传给地球磁层和磁层与电离层相互作用的物理机制。在应用计划方面,太阳地球物理学的主要任务可表述如下: 为了实用航天学和国民经济有关部门的需要,判断     

磁层亚暴过程中的磁岛合并特征

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,合理的解释磁层亚暴过程中的观测现象。     

人造卫星定向太阳帆板的运动学计算

本文阐述了人造卫星定向太阳帆板的运动学计算，内容包括卫星轨道的形成，太阳同步轨道和地球同步轨道的运动学分析以及这两种同步轨道的帆板运动学计算。     

多个太阳矢量磁像仪数据计算的电流螺度对比分析

从20世纪90年代开始,太阳光球电流螺度研究已经取得了重大进展.大样本的统计结果揭示了电流螺度分布的一个重要趋势:太阳表面的活动区,在北半球的螺度符号主要为负值,在南半球的螺度符号主要为正值.虽然不同仪器观测的矢量磁场计算得到的电流螺度符号具有基本的一致性,但它们之间还存在着一些差异.本文中,利用不同矢量磁像仪观测的矢量磁场数据,我们分析了电流螺度随磁场强度的变化,探讨了不同仪器之间差异的原因.我们将纵向磁场和总磁场按强度划分成6个区间,计算了每个区间内电流螺度密度的平均值h_c.统计结果显示:当纵向磁场小于600 G时,由不同仪器数据计算的h_c具有很好的一致性,并且遵守螺度半球符号法则;当纵向磁场大于600 G时,不同仪器之间的差异增大,并且在有的磁场区间内,电流螺度不遵守半球螺度符号法则;南半球的电流螺度更好地符合半球螺度符号法则.电流螺度随总磁场的变化趋势与纵场的相似.利用同样的方法,对个别活动区进行研究,分析磁光效应对电流螺度的影响.通过上述分析,我们得出当纵向磁场小于600 G时,计算得到的电流螺度基本可信.当纵向磁场大于600 G时,造成不同仪器之间差异的真实原因需进一步研究.     

空间薄膜充气管的太阳辐射压力及外热流分析

本文分析了不同轨道高度以及同一轨道高度不同位置,空间薄膜充气管所受太阳辐射压力及其扭矩大小,以及所受外热流情况.研究发现影响空间薄膜充气管的太阳辐射压力及其产生的扭矩与轨道高度无关,但随轨道位置变化而变化;外热流是轨道高度和位置的函数:随着高度的增加,太阳直接辐射热流不发生变化,但在所有外热流中其数值最大,地球红外辐射热流和地球反照热流则随着轨道的增加而下降,且后者下降的速度更快.     

火星探测研究结果分析

火星是地球的近邻,很多方面的特征与地球相似.有观点认为,火星是地球的未来,即地球经过长期演化,其内部机构、地表和空间环境可能会变成火星现在的状况.因而在与地球比较的基础上,开展火星探测和研究,不仅对于探索火星及其空间的奥秘,而且对于认识地球都有重要的意义.本文对空间飞行器所取得的有关火星的探测结果(包括火星内部结构和火星表面、火星大气、火星电离层和磁层,以及太阳风与火星的相互作用等)进行了分析和概述,内容涉及火星内部化学成分、火星岩石中的元素、火星表面地形和尘暴,火星大气的光化学过程、火星大气的季节变化和大气中的同位素,火星上过去全球尺度的磁场和现在的局域强磁场观测,火星全球尺度偶极磁场的可能反转,太阳风与火星电离层相互作用所形成的感应型磁层等科学问题.结合目前火星探测和研究的现状,对火星研究的主要科学问题和意义进行了简单描述.     

磁编码器多极磁鼓的分析与设计

运用均匀磁化理论，对磁鼓环状弧形磁极进行数值分析，给出了磁鼓磁层厚度、鼓体大小对空间磁场大小影响的数值结论，认为理想的磁层厚度为Δｒ＝１．６λ．对于相同磁极数和相同磁层厚度的磁鼓，增大磁鼓的半径会提高磁鼓外部场强，这种提高与半径的增大几乎是同步的．设计了不同分辨率情况下的多极磁鼓．理论分析结果与实验结果符合较好     

卫星太阳光压力矩计算中有效作用面积的计算

为了精确计算卫星在轨运行时所受的太阳光压力矩,给出了1种考虑太阳帆板与卫星体相互遮挡时太阳光压力矩的求取方法.将卫星体和太阳帆板组成的几何体进行投影变换后,判断其相互遮挡并采用凸多边形求交的算法求取太阳光压有效作用面积,从而计算太阳光压力矩.以某太阳同步轨道卫星为例进行计算,结果表明:当卫星体和太阳帆板的面积相比较小时,太阳光压力矩的求取可忽略卫星体以及卫星体对太阳帆板遮挡的影响.该方法同样可推广到考虑太阳帆板与卫星相互遮挡时气动力矩的求取.     

日地关系之分析

日地关系亦即日地物理学，是太阳物理学和地球物理学的边缘科学．本文着重阐述了太阳活动对地球磁层、地球电离层和地球大气系统的影响．     

风云二号卫星空间环境监测器

风云二号卫星空间环境监测器由空间高能粒子探测器和太阳X射线探测器两台单机组成, 运行在地球同步轨道高度, 能够提供实时的太阳耀斑监测和质子事件监测. 风云二号空间环境监测器是国内第一套天基太阳质子事件监测警报系统, 在23周太阳活动峰年期间基本监测到所有的质子事件, 并通过分析实时监测的耀斑X射线辐射特征, 多次成功地开展了太阳质子事件警报服务. 风云二号空间环境监测器也是国内第一次进行地球同步高度的空间环境探测, 发现地球同步高度粒子变化的一些基本特征, 包括粒子通量的昼夜周期变化; 在太阳和地磁宁静时, 能量大于1.4 MeV电子通量在10~2×10²/cm²×s×sr之间变化, 能量大于1 MeV的质子通量在6×10²~8×10³/cm²×s×sr之间变化.     

基于实验的超磁致伸缩微致动器动力学特性分析

基于超磁致伸缩微致动器实验所得的激励电流-磁致伸缩材料轴向位置-磁场强度三者之间的关系式,修正了厚壁线圈轴向电流-磁场理论公式.利用修正公式对超磁致伸缩微致动器动力学模型进行理论分析,得到了微致动器的振动响应;分析了修正系数、偏置磁场及预压应力对微致动器的影响.结果表明:修正系数对微致动器动力学特性影响十分明显,当修正系数K′=1.24时,基于实验拟合函数与基于厚壁线圈电流-磁场理论公式所得到的微致动器的输出位移与输入激励电流之间的滞回环完全吻合;微致动器振动响应具有明显的非线性特性,而且修正系数对其影响很大.偏置磁场与预压应力对微致动器的幅频特性影响也十分明显.     

交直流混合供电同步发电机稳态性能的仿真

为了考虑磁路饱和和整流绕组因整流元件的开关引起的电流变化对交流绕组电压波形畸变率和直流电压的影响 ,将电机的多回路理论与有限元方法结合建立了交直流混合供电同步发电机的数学模型 ,利用关联变换建立绕组、整流桥与负载间的联接。对发电机不同负载时的稳态性能进行了仿真 ,该法考虑了由于凸极效应、磁路饱和、绕组布置以及定转子齿槽的影响产生的空间谐波磁场的作用。计算结果与实验结果进行了比较证明了数学模型的正确性     

磁编码器多极磁鼓的分析与设计

运用均匀磁化理论，对磁鼓环状弧形磁极者数值分析，给出了磁鼓磁层厚度，鼓体大小对空间磁场大小影响的数值结论，认为理想的磁层厚度为△ｒ＝１．６λ，对于相同磁极数和相同磁层厚度的磁鼓，增大磁鼓的半径会提高磁鼓外部场强，这种提高与半径的增大几乎是同步的，设计了不同分辨率情况下的多极磁鼓，理论分析结果与实验结果符合较好。     

Alq3有机发光二极管中的激子湮灭过程及其磁场效应

在基于Alq3的有机发光二极管中,器件的电致发光包括瞬时荧光与延迟荧光两部分.二者都可以受外加磁场影响,但对磁场的依赖关系不同.由此推导出了在不同磁场强度时瞬时光强度与延迟光强度和总发光强度之间的经验公式.基于对延迟光强度磁场效应的合理估计,分别计算了器件在不同温度、不同电流下的瞬时光与延迟光强度,以及二者随外加磁场的变化.利用Merrifield关于激子湮灭的唯象理论,深入分析了在完全有序和完全无序两种体系中的三重态激子湮灭过程及其磁场效应.     

未来能源之路——太空发电站

太阳是地球和整个太阳系取之不尽、用之不竭的核心能源系统。在地面上利用太阳能,因受到大气的吸收和散射、云雨的衰减,以及季节、昼夜更替的影响,能量密度变化巨大,很不稳定。在地球同步轨道,由于太阳光线不会被大气减弱,也不受季节、昼夜变化的影响,阴影期很短,所以在9 9%的时间内可稳定接收太阳辐射,平均约为1353W/m^2,是地面的6倍以上,且可以实现空间向地面进行能量的定点传输,是理想的建设太空发电站的位置。有效利用此轨道上的太阳能,将可以为人类提供优质的、巨大的清洁能源。     

磁层亚暴过程中高速流分布

采用实际的磁尾位型,利用数值模拟方法研究磁层亚暴过程中高速流分布。结果表明垂直磁场的高速流主要分布在电流片内,范围在|Z|<0.25RE;平行磁场高速流分布区域在两个区域较大,一个是距离地球较近的磁场较强的区域,另一个是距离等离子体片较近磁场较强的区域。     

无力场磁环结构

在自然界和实验室中,存在着很多类似环形的磁结构,例如,太阳大气中的瞬变现象;地球磁层中的哨声导管;实验室中的Tokamak 装置等.为了研究这些磁环结构的物理特征,经常采用柱坐标下轴对称的假设来近似处理,这往往与实际情况偏离较远.近来,Yeh 计算了环形结构中磁场和电流的分布,得到     

空间天气研究的主要科学问题

空间天气指太阳、行星际空间和地球空间(地球磁层、电离层和热层)的状态及其变化,它能够影响到天基和地基技术系统的运行和可靠性,危及人类的生存.空间天气计划包括观测和资料分析,研究和数值建模,预报和服务.本文评述了空间天气研究的主要科学问题.