非周期多层电流片中的非稳态磁场重联

多层电流片是空间等离子体中一种普遍的现象.例如,太阳风中就观测到多层日球层电流片结构.在多层电流片中发生的各种动力学过程可能对太阳耀斑、日冕加热、太阳风与磁层耦合等有着重要影响.一些作者应用解析和数值方法讨论了双层或周期电流片中撕裂模不稳定性的特征,发现反对称模的增长率远大于对称模.本文的目的是应用磁流体力学模拟方法数值研究非周期三层电流片中的磁场重联过程,发现与周期电流片不同,这是一种复杂的非稳态磁场重联.随着重联过程的发展,初始的反向电流片将逐渐消失,并在相应位置形成一个大的磁岛. 对于二维((?)/(?)_z=0)二分量(B_z=0,V_z=0)问题,初始磁场取为B=B_x(y)i_x,且     

磁场重联中的螺度守恒

对高导电等离子体,Taylor认为电阻耗散仅限于局部地区,总螺度近似守恒.在这一假定下,Taylor成功地解释了实验室等离子体中反向场的形成和相关特征.若将螺度守恒应用于太阳大气,则发生在低层的磁场重联将导致螺度向上层日冕传输并不断积累,其后果是:(i)日冕中磁自由能增加,导致耀斑发生;(ii)所积累的螺度需要某种机制从日冕中带走,日冕物质抛射很可能属于这类机制.关于磁场重联过程中螺度近似守恒的性质,至今仍然是一种假设.本文采用二维耗散MHD模型,对这一假设进行检验.考虑直角坐标下的二维问题,y轴垂直于光球层向上.引入磁通量函数A(t,x,y),将磁场表示为略去重力,将二维三分量MHD方程化成无量纲形式:     

磁场重联扩散区域中磁零点结构的观测研究

磁重联是能量转换的非常重要的基本等离子体物理过程之一. 过去磁场重联的理论、数值模拟和观测研究, 大多是集中在二维模型下进行, 而实际的磁场重联涉及三维非线性过程, 对于三维情况下磁场重联及其相关的奇异结构的基本性质现在还未完全解决. 通过高斯积分引入Poincaré指数, 将其离散化, 利用Cluster四颗卫星所测得的磁场, 研究了磁场重联扩散区中磁零点结构, 通过计算零点位置和轨迹, 估算了其运动速度和轨迹, 并结合零点附近电流的特征将观测与零点重联模型进行了比较和讨论.     

无碰撞磁场重联中电子动力学的粒子模拟

采用二维全粒子模拟方法研究了存在初始引导场情况下的无碰撞磁场重联中电子的动力学特征, 在计算中采用的质子电子质量比为m_i/m_e=256. 结果表明, 初始强引导场的存在将会改变电子的流向, 在沿着分离线的电子入流区出现了电子密度空洞和平行于磁场的电场, 入流和密度空洞只出现在二、四象限内. 另外与采用较小的质子电子质量比的计算结果不同的是, 在X线附近的扩散区出现了新的结构特点: (1) 在此处同时出现了狭窄的电子密度增大区和空洞区; (2) 与X线附近电子密度的变化相对应, 在扩散区沿着一、三象限的方向出现了较强的平行电场, 而这部分电场对电子的加速和加热可能会比空洞区的电场作用更大一些.     

不同行星际条件下磁层顶区的磁场位形

用二维可压缩MHD方法,模拟研究了不同行星际磁场(IMF)条件下背阳侧磁层顶的瞬时重联.在此基础上,提出了3个新的全球磁层顶重联结构模式.主要结果如下:1.IMF具有北向分量(B_(Iz)>0):不论IMF x分量是太阳向(B_(Ix)>0)还是尾向(B_(Ix)<0),在南北半球靠近极隙区的背阳侧磁层顶,各存在着一个磁场重联区.IMF和地球磁场在此区发生重联,形成x中性线.在x中性线尾侧,重联的磁力线都是张开的,两端都不与地球联接;在x中性线的地球向一侧,极隙区的地球磁场与IMF重联,在向阳     

磁尾磁重联湍动区域内磁零点簇的演化

正磁重联是等离子体中改变磁场拓扑形态并将磁能转化为粒子的动能和热能的物理过程,是空间等离子体物理领域重大的理论基础问题.在三维磁重联理论中,磁零点(磁场为零的点)是磁场拓扑结构的组成要素.在2001年10月1日~09:43:45 UT,C l u s t e r卫星簇穿越了磁尾磁重联区,卫星观测到磁场的Bz分量存在双极变     

行星际电流片中的磁重联过程

采用具有三阶精度的迎风紧致差分格式,对行星际电流片中可能发生的驱动磁重联过程,在二维,可压缩,非对称驱动的磁流体动力学框架下进行了数值研究。主要结果表明,行星际电流片附近的高磁Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数（ＲＭ＝２０００￣１００００）驱动重联可以在大约１０￣３０ｍｉｎ内发生,形成较稳定的磁重联结构,需小时量级。电流片中的多重Ｘ射线重联、速度涡旋结构、复杂的纤维电流系和高密度等离子体团块的分裂、破碎等是太阳风     

地球磁尾两种不同类型磁结构形成机理

观测表明,横越磁尾等离子体片和尾瓣的磁场By分量正比于行星际磁场By分量,并且行星际磁场与等离子体团内By分量极性相同,因此磁尾等离子体团应该是一个三维结构。以两类磁静平衡解为初态。对亚暴期间磁尾动力学过程作二维三分量模拟研究。数值结果展示了By分量两类不同的演化特征,它们分别与具有通量绳核心的磁结构及类似于“闭合环”等离子体团型磁结构相对应。由此认为,亚暴期间在地球磁尾中出现不同拓扑位形的磁结构可能与具有不同By分量分布形态的磁场重联有关。     

THEMIS双卫星对磁尾高速流减速的联合观测

磁尾等离子体片高速流的运动和减速过程对于磁层粒子的加速、磁场的扰动、磁通量的输运和亚暴的触发以及磁尾电流系统的形成都具有重要意义.2009年2~4月,THEMIS卫星中的2颗星(THA和THE)在空间中经常具有相近的XGSM和YGSM坐标,但具有差别较大的ZGSM坐标.我们利用这种特殊构型的2颗卫星对经过等离子体片中心和边界层附近的高速流进行了联合观测研究.通过个例和统计分析发现,在89%的地向高速流事件中,距离中性片较远的卫星先观测到高速流,其速度以平行于磁场的分量为主,并且95%的事件中距离中性片较远的卫星所探测到高速流X分量的速度最大值要比在片中心探测到的高速流数值更大.假设等离子体片边界层附近的平行高速流匀速传播,而对于中心等离子体片的高速流,我们分别应用匀减速模型与突然减速模型进行分析,发现高速流减速起始的位置大部分位于距离地球15 Re的区域,这与中磁尾重联发生区域比较接近.此外,统计结果表明等离子体片中心高速流前端往往伴随着明显的偶极化锋面特征,而远离中性片的地方偶极化锋面的特征则不明显.     

THEMIS双卫星对磁尾高速流减速的联合观测简

磁尾等离子体片高速流的运动和减速过程对于磁层粒子的加速、磁场的扰动、磁通量的输运和亚暴的触发以及磁尾电流系统的形成都具有重要意义. 2009年2~4月,THEMIS卫星中的2颗星（THA和THE）在空间中经常具有相近的X_GSM和Y_GSM坐标,但具有差别较大的Z_GSM坐标. 我们利用这种特殊构型的2颗卫星对经过等离子体片中心和边界层附近的高速流进行了联合观测研究. 通过个例和统计分析发现,在89%的地向高速流事件中,距离中性片较远的卫星先观测到高速流,其速度以平行于磁场的分量为主,并且95%的事件中距离中性片较远的卫星所探测到高速流X分量的速度最大值要比在片中心探测到的高速流数值更大. 假设等离子体片边界层附近的平行高速流匀速传播,而对于中心等离子体片的高速流,我们分别应用匀减速模型与突然减速模型进行分析,发现高速流减速起始的位置大部分位于距离地球15 R_e的区域,这与中磁尾重联发生区域比较接近. 此外,统计结果表明等离子体片中心高速流前端往往伴随着明显的偶极化锋面特征,而远离中性片的地方偶极化锋面的特征则不明显.     

一种日冕物质抛射的形成机制

日冕物质抛射(CME)是一种频繁出现的太阳物理现象,它与耀斑、爆发日珥有着密切的关系.观测资料表明,与耀斑有关的CME具有较高的速率,通常可达500—600km/s以上.观测结果还发现,CME附近发生的耀斑往往在CME爆发之后出现,这表明可能不是由耀斑直接驱动CME.     

磁层顶涡旋撕裂模不稳定性的数值模拟:涡旋和磁岛的合并增长

通量传输事件(FTE)是发生在磁层顶的局地瞬时磁场重联现象,它在太阳风向磁层输运能量和质量的过程中可能起着重要作用。Lee-Fu模式是FTE的第一个理论模型。最近刘振兴等提出,涡旋重联也可能形成FTE的磁涡旋管。涡旋重联是由涡旋撕裂模不稳定性(VITM)引起的,其饱和后准定常渐进状态在二维情况下由大尺度涡旋和同心磁岛     

银河系磁场的研究

太阳是银河系中千亿颗恒星之一。银河系是我们在宇宙中的家园。人类对银河系的了解还非常初步。我们花了十几年时间研究银河系磁场,使人类对银河系磁场从局域认知发展到整体结构图像。本文介绍我们探索银河系磁场的历程和目前的进展情况。     

针刺合谷穴诱发的脑磁场

在猫的开颅研究中,通过比较脑皮层表面诱发电位和皮层内单位放电,发现猫内关穴的大脑皮质投射区与内脏大神经投射区相重叠。因而提示某些治疗病痛的主要穴位,是与主治部位有重叠投射区的穴位。显然,进行人体研究以探索这种关系,对进一步理解镇痛机理及寻找一种筛选主治穴位的客观指标,具有重要的意义。但受伦理学和方法学的限制,许多人体研究难以进行。     

月球磁场是怎样产生的

随着宇航科技的不断发展,人类不仅对地球磁场有了更深刻的认识,而且还发现太阳及太阳系九大行星中的水星、火星、木星、土星、天王星、海王星都存在着不同强度的磁场. 星球磁场为什么如此广泛地存在?是怎样产生的?以往的观点认为,星球磁场是由于其内部熔融铁核中流体对流引起的电流所产生.假如是这样,与地球相毗邻的,体积、质量等都和地球相似的金星,也应同样具有磁场.事实上,金星是没有磁场的.     

恒磁场影响固定化α-淀粉酶催化活性的研究

磁场生物效应是当代生物磁学的三大主要领域之一,也是应用生物磁学的基础。为了探索磁场生物效应,人们已利用不同类型的磁场对许多生物体及不同结构层次的影响进行了广泛的研究。然而,以离体酶为研究对象的报道不多,有关磁场对固定化酶反应影响的研究尚未见报道。本文以价廉易得、性能优良的软聚氨酯(PU)泡沫为载体,用戊二醛为交联剂,固定α-淀粉酶,制成酶反应柱,结合流动注射分析技术,考察了磁场对酶催化活性的影响,观察     

磁场对酪氨酸酶催化活性的影响研究

酪氨酸酶(Tyrosinase)又称多酚氧化酶,广泛存在于人、动物、植物和微生物中,是催化与生物体内黑色素的形成有关的一种含铜氧化酶.该酶分子中含有两个铜离子的结合位置,铜离子存在与催化活性有直接的关系.磁的生物学效应很早就引起了人们的关注,科学家们都试图从各种不同的角度对磁的生物效应进行观察和研究,曾经有人研究了核磁共振对水稻生长发育和增产效应,马逸龙采用生物传感器测定了H场磁化水对细胞内几种酶的活性影响.本文选用了广泛使用的H场磁化杯和流体磁化器,在相同的实验条件下,首次比较研究了两种磁场磁化器对酪氨酸酶催化底物DL-3,4-二羟基苯丙氨酸活性的影响.这一研究对于揭示磁场对生物体系内活性物质的生物活性影响及磁的生物效应有重要的理论价值和实际意义.     

1T-TaS_2相变的磁场效应研究

1T-TaS_2是一种准二维化合物,由于电子-声子的相互作用,在温度600—180K间相继发生金属态-非公度(IC)-近公度(NC)-可公度(CC)电荷密度波态等一系列相变.相变过程中发生了电荷密度波(CDW)的形成及其调制波矢的改变.由于CDW在Fermi面处形成一能隙,构成一近似闭合的电子结构,使1T-TaS_2呈半导体电导特性和抗磁性.在准一维化合物研究中已经观察到:由于磁场与Fermi面附近的电子强烈耦合,导致Fermi面变形和新相变的出     

日冕磁场诊断公式的改进

日冕磁场是日冕大气中最为重要的物理量,也是理解太阳耀斑起源及其能量传输的关键。微波爆发的大多数情况是由中相对论性电子与日冕磁场相互作用的产物,因而这种辐射谱包孕着日冕磁场和高能电子的重要信息。一般说来,这种辐射的严格理论表达式十分复杂,以致无法直接从谱观测资料反演磁场强度B。1982年,Dulk和Marsh给出了一组回旋同步加速辐射的近似式后,人们尝试着利用其中的谱极大频率v_(peak):