磁場重聯中波粒相互作用的理論研究

《磁場重聯中波粒相互作用的理論研究》是依託中國科學技術大學，由王水擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：磁場重聯中波粒相互作用的理論研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王水
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

磁場重聯是空間物理學中一個十分重要的研究課題，它與許多空間爆發現象密切相關。磁場重聯不僅僅是磁場拓撲位形的迅速改變，而且伴隨著豐富的電漿動力學過程。本項目將利用資料分析、理論研究和數值模擬（MHD模擬、粒子模擬、混合模擬，試驗粒子方法等），研究磁場重聯中帶電粒子的運動軌道和加速機制、電磁波動的性質和激發機制、以及波動與帶電粒子相互作用的物理過程，試圖對磁場重聯的完整圖像有進一步的認識。同時將理論研究和數值模擬結果，與有關衛星探測結果相比較，用於解釋空間爆發現象。

結題摘要

套用數值模擬（粒子模擬、混合模擬和試驗粒子方法）和資料分析，研究了無碰撞磁場重聯過程中帶電粒子加熱和加速機制以及波動與帶電粒子相互作用的物理過程。模擬結果表明，在X線附近，由於電場和電子壓力梯度力做功，電子整體動能密度遠大於電子熱能密度； 而在磁島中由於電漿壓縮導致電子熱能密度增加。在雷射驅動磁場重聯的扇狀外流區中觀測到三叉高速電子噴流，二維粒子模擬解釋了這三束超Alfvén速電子噴流的形成機制。在磁場重聯外流區和慢激波上游可以形成離子束流，並通過離子/離子不穩定性激發斜傳播Alfvén波，進而通過共振相互作用加熱背景電漿。對低β電漿中單色Alfvén波的參數不穩定性開展了二維混合模擬研究。對於線極化的泵波，平行傳播或斜傳播的Alfvén波都能導致著垂直方向上的衰變；而對於左手極化的泵波，僅僅斜傳播的Alfvén波能夠產生垂直衰變。斜傳播的大振幅Alfvén波和磁聲波都可由於亞迴旋頻率處的共振作用使得離子運動為隨機的，並導致離子加熱。還套用數值模擬和資料分析方法研究了無碰撞激波中帶電粒子的加速及激波上下游波動的特徵。