地球磁尾三維磁場重聯和粒子加速觀測與模擬研究

《地球磁尾三維磁場重聯和粒子加速觀測與模擬研究》是依託南昌大學，由鄧曉華擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：地球磁尾三維磁場重聯和粒子加速觀測與模擬研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：鄧曉華
• 依託單位：南昌大學

項目摘要

本項目擬通過THEMIS ，CLUSTER和LANL等衛星觀測，利用IBEX，TWINS和IMAGE等磁層內外的中性原子成像遙糠煮旬府感探測，結合計算機模擬, 研究地球磁尾具有不同導向磁場的三維磁場重聯結構和動力學過程,特別是具有多重磁島和非線性結構的三維磁場重聯和粒子加速；研究磁尾偶極化鋒面的形成，多尺度耦合過程，耗散特性和動力學過程；研究湍動與電漿各向異性和不穩定性的內在聯繫；將磁尾電流片作為一個整體，綜合考慮熱棕艱在磁重聯擴散區、出流區、偶極化鋒面和高速流制動區的波動、粒子特性和湍動性質，全面和深入研究高能粒子的產生、加速、傳輸和注入過程。

結題摘要

向日面地球磁層頂和磁尾是激發磁場重聯的兩個熱點區域，這兩個區域的重聯也是影響磁層亞暴和磁暴的重要因素之一。磁場重聯擴散區中的微觀物理過程，伴隨著磁場重聯的各種波動、結構、高舉霉棄能粒子以及能量轉換是長久以來尚未徹底解決的重要科學問題。本項目利用Cluster和MMS衛星提供的高解析度觀測數據，結合全粒催您店朵子模擬以及全球混合模擬方法，重點研究了磁場重聯擴散區內的能量耗散機制以及與磁場重聯相關的波動、高能粒子以及各種大小尺度的結構。主要研究成果包括：(i) 發現重聯產生的高能電子率與重聯出流速度有正相關性，且地向流中的高能電子率遠大於尾向流；(ii)通過模擬找到了磁通量繩合併的可觀測證據，在此基礎上在觀測上證實了大尺度磁通量繩可以合併而且在這一過程中釋放大量磁能；（iii）證實了磁重聯過程中產生的電子剪下流激發的K-H不穩定性可以導致次級磁通量繩的產生；(iv) 模擬預測了並且通過衛星觀測證實了磁尾地向運動的磁汽企通量繩可以與地球偶極子場發生磁重聯，從而耗散磁通量繩所攜帶的磁能；（v）發想匪嫌現了重聯耗散區附近低混雜波幅度與高能電子率之間的正相關性。本項目取得的研究成果有助於我們更為全面的理解磁場重聯的微觀物理機制，以及整個磁層的能量釋放和傳輸過程，對於空間天氣的研究和預報有重要的科學意義。本項目嚴格按照計畫書實行，進展順利，共發表SCI期刊收錄論文39篇（其中1篇發表在《Science》2篇發表在《Physical Review Letters》上），並獲批國家基金邀辯采委重大儀器研製專項1項。推動了南昌大學交叉學科建設和創新平台建設，使研究團隊入選省部合建創新培育平台。