新型重力波探测器

直接探测重力辐射依然是实验物理学中最复杂和最困难的问题之一。解决这个问题,对于天文学十分重要,因为这能获得宇宙中强相互作用方面的新信息;对于物理学也十分重要,因为这能够检验相对论中的基本问题。双脉冲星PSR1913+16的观测资料,已间接证明重力辐射是存在的,激发人们在这方面开展更多的实验。     

物理学家探索重力波

目前在国际范围内,正在探测一种众所周知的叫做重力波的重力辐射。西澳大利亚大学的物理学家们与罗马大学、日本东京大学、美国斯坦福大学和路易斯安那州大学等所属实验室的研究人员通力协作,正在从事这项课题的研究工作。最近,罗马大学理论物理学教授、著名天体物理学家和宇宙学家雷莫·鲁菲尼访问了西澳大利亚大学。鲁菲尼教授和研究人员之间的讨论取得了理论研究成果,澳大利亚的科学家们将结合他们的实际工作,进一步开展这方面的理论研究工作。     

非线性重力惯性波的间断周期解

飑线是重要的中尺度系统,一般认为它与重力惯性波密切有关。在飑线上存在着典型的风和气压的跃变现象,这种跃变现象在数学上可以看作为间断。本文在引入相角函数后将描述正压大气中重力惯性波的非线性偏微分方程组化为非线性常微分方程组,然后讨论在相图上奇异点(即系统的非平衡点且方程在该点有奇性)周围相轨线的性质,揭示了此时相轨线存     

小振幅大气重力波传播的数值研究

应用二维可压大气全非线性动力学模型, 模拟了小振幅中频重力波波包的非线性传播. 并与相应线性模型的模拟结果作了比较. 结果表明在等温大气中非线性效应对小振幅重力波传播的影响是可以忽略的. 而在非等温大气中, 非线性效应对于重力波波包传播的影响显著, 主要表现在非线性相互作用将显著地减小波包能量传输速度; 波振幅增长率也小于线性传播结果, 但波动量仍能保持守恒. 中层大气的观测也给出了非等温大气导致的波非线性相互作用的证据.     

大气中惯性重力波的非线性结构

近年来,大气中各种波的非线性发展问题的研究受到了普遍的关注.因为大气中非线性过程的研究对于解释观测到的大气中的稳态的槽脊结构、大气阻塞等现象具有现实意义.     

有限振幅的重力波在临界层附近的行为

采用全隐欧拉格式（FICE）对重力波波包在剪切风场中的三维非线性传播进行了数值虚拟，给出了波包在三维空间中非线性传播的过程，研究了重力波在临界层附近的一些传播行为：计算机结果表明，当重力波在背景风随高度增加的大气中顺风传播时遇到临界层，且非线性传播时临界层的高度比线性理论预言的临界层高度要低一些，重力波在遇到临界层以前，碧幅整体上随高度的增加而增加，但非线性传播时振幅增加的幅度小于线性理论的结果，重力波在遇到临界层时振幅减小，波能量随高度的增加而减少，在临界层量继续减少；非线性传播时重力波的垂直波长随高度的增加而减少。     

作用于海流上的线性表面张力-重力短峰波

短峰波为一基本的三维海洋表面波, 代表着当今水波发展的一大前沿态势; 表面张力波可产生种种显著效应, 与海面雷达遥感直接相关; 海流贯穿表面波的整个运行过程. 根据上述理念构造出表面张力-重力短峰波的一般线性动力系统, 并纳入海流效应, 得到下列运动学、动力学变量的解析表达式: 自由表面位移、速度势、角频率、波高、波陡、相速度、水质点速度、加速度和轨迹、波压力. 该套解析解可包含若干种经典、代表性和最新的波况特例.     

钠层分布对重力波传播响应的线性理论

利用线性化的光化-动力耦合的重力波模式就重力波对中层顶区钠层分布的影响进行了计算, 模式中包括了背景光化学和钠层光化学反应. 着重研究并给出了钠层混合比对重力波传播响应的振幅和相位分布. 计算表明, 钠原子对重力波响应的最敏感区域在钠层的下部. 并且, 在钠层下部, 钠原子混合比波动与温度波动同相位, 而在其上部, 与温度波动反相位.     

中国首次中层顶大气重力波成像观测实验

2009年1月5日02:00到06:00之间, 在河北省廊坊市韩村镇(39.4°N, 116.6°E)利用CCD气辉成像技术开展了我国首次中层顶大气重力波观测实验. 结果显示, 当日03:00到05:00点之间, 观测到了丰富的、明显的准单色大气重力波水平二维活动. 初步分析了3个大气重力波个例, 得到它们的水平波长、观测水平相速度、水平传播方位角和观测周期分别约为(12.3 km, 41 m/s, 327°, 5 min), (25 km, 35 m/s, 68°, 12 min)和(10 km, 48 m/s, 341°, 3.5 min).     

电磁波在介质分形表面的散射特性

1带限分形函数经典的几何学都是以规则而光滑的几何形状为其研究对象,而对于一些极不规则和极不光滑但又具有“自相似性”特征的对象,即分形结构,近期发展起来的分形(fractal)几何学为该类对象的研究提供了有力的帮助.所谓“自相似性”就是局部的形态与整体的形态相似,或者说,在每一个放大的级别上,这些曲线形状都是相似的.大量事实证明,分形现象在自然界中广泛存在着、本文定义并利用一带限分形函数来模拟介质粗糙表面,从而通过控制该函数的某些参量而达到模拟不同介质粗糙度表面的目的,并对各种情况下的散射系数进行观察和分析.下面给出带限分形函数(以下简称分形函数)的表达式     

夏季极区中层顶光化诱发重力波不稳定研究

探讨了中、高层大气中光化加热及冷却产生的非绝热过程对重力波传播的影响,建立了考虑非绝热过程线性重力波模式,计算了重力波不稳定区域以及波的增长率,并与纯动力学绝热重力波理论进行了对比研究,计算在中层顶附近,光化过程造成重力波存在不稳定区而且不稳定随着温度的下降而增强,经的温度、高度特征与观测结果比较一大致,因而光化诱恨重力波不稳定有可能是夏季中层顶附近的重要机制。     

重力波对中层顶区O_3及OH分布的影响

利用考虑了光化-动力耦合的重力波模式就重力波对大气化学成分分布的影响进行了计算, 着重研究了重力波通过非线性化学反应对大气化学成分分布的影响这一新的机制, 以O3和OH为例进行了计算. 研究表明, 重力波在传播过程中主要通过非线性化学反应引起中层顶区大气化学成分分布的变化, 其贡献可以超过湍流扩散和重力波引起的非线性输运.     

重力作用下HeⅡ-HeⅠ的相变特性

对超流体液氦（HeⅡ）向正常流体液氦（HeⅠ）的相变进行了实验研究。在极小热流密度下,HeⅡ-HeⅠ的相界面由实验样品腔底部向顶部传播。用4个高精度温度传感器（HRTs)对相变前后的温度变化过程进行了测量。对重力作用下λ点温度（相变温度）随压力的变化进行了理论和实验研究。结果表明在重力作用下,λ点温度的变化幅度随压力增加而增加,理论与实验吻合较好。     

分形与分形物理

分形物理研究的内容包括两方面:一是具有分形结构的晶格或物质的物理性能;另一是若干属于随机分形的物理现象。     

分形衬底上的金属薄膜及其非线性V-I特性

自80年代以来,对分形现象的研究取得了很大的进展.这种现象的本质正逐渐被人们所揭示,并已在一些领域中得到了应用。但是由于分形结构的复杂性和对条件的敏感性,使得在实验上实现严格的自相似体系,其难度很大.然而,在物理学和其它研究领域中,更多的还是那些具有无规分形(Random fractal)结构的体系,它们包含着丰富的物理内容和深刻的含意。因此,更有效地研究、制备和应用这些体系的意义十分重要.     

模糊分形与动态分形

自从70年代由曼德尔伯罗特创立分形几何理论以来,人们可以对确定性的和随机性的不规则现象进行研究了。为了把分形几何理论应用于模糊现象的研究,有必要定义新的分形概念。《模糊分形与动态分形》对此作了有益的探索。     

致密砂岩层系多尺度波耗散规律及双重分形结构模型

了解地层岩石的多尺度非均质性特征对不同频率弹性波响应的影响,对基于地震资料解释与反演地下介质属性至关重要.本文联合采用超声波实验(550 kHz)、声波测井(约10 kHz)和地震勘探(约30 Hz)手段,对鄂尔多斯盆地延长组致密岩石开展观测,估算了不同频率下致密砂岩中的纵波传播速度和衰减.超声波观测结果显示,随着围压增大,孔隙度对衰减的影响有变小的趋势,而黏土含量的影响随围压增大而增大.不同频率范围内,波速和衰减随孔隙度或黏土含量的变化趋势基本一致.测量结果中值及分布特征显示,从超声波到地震频段,纵波速度趋于下降,而衰减却有增大趋势.从超声波到声波频段,速度减小更为显著,中值减小了362 m/s;而测井速度与地震观测结果较为接近.衰减在声波和地震频率之间的差异更为明显.为解释多尺度观测数据,提出了描述孔隙介质中裂隙和黏土尺寸具有自相似分布特征的双重分形结构模型.模型预测与实验结果对比揭示了相关储层黏土包体和裂隙的分形特征.本研究可为进一步解释复杂岩石宽频带波频散和非弹性现象提供理论模型.     

重力波上传破碎对中层纬向平均流拖曳的参数化方案

回顾了McFarlane关于重力波破碎对纬向平均气流拖曳作用的参数化理论. 针对McFarlane参数化方案中没有考虑重力波破碎耗散作用的问题, 对该方案进行了改进, 不仅考虑了重力波破碎后尚存的动量通量对纬向平均流的拖曳作用, 而且考虑了在重力波破碎区, 耗散作用造成的动量损失对纬向平均气流的影响. 从理论上得到了比较完整的描写定常重力波破碎对纬向平均气流拖曳作用的参数化方案.     

螺旋波等离子体合成SiON薄膜及其特性

采用不同比例的N_2/Ar螺旋波等离子体(HWP),对Si表面进行氮化处理合成SiON薄膜.X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)结果显示,SiON薄膜主要由Si–O–N和Si–N键的两相结构组成.原子力显微镜结果表明氮化层光滑平整,薄膜表面粗糙度小于1.2 nm.水接触角的测量表明经过等离子体处理后样品表面疏水性能提高.放电过程中通过发射光谱采集了不同N_2和Ar流量比放电时的光谱数据,研究了等离子体中的粒子与SiON薄膜结构之间的关系.