《磁尾能量的儲存，釋放和輸運》是依託北京航空航天大學，由曹晉濱擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：磁尾能量的儲存，釋放和輸運
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：曹晉濱
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磁尾能量的儲存，釋放和傳輸是與磁暴和亞暴密切相關的磁尾物理過程，也是太陽風－磁層耦合的重要一環。因而具有重要的科學意義。以往的研究大都聚焦於磁尾能量的儲存，釋放和傳輸的基本特性,較少或沒有考慮在一些爆發性和瞬態事件(太陽風突變，磁暴，亞暴，磁場重聯，電漿片高速流等)期間磁尾能量存儲,釋放和輸運的狀態。本項目擬利用多個磁尾衛星探測數據，研究磁尾能量儲存，釋放和輸運在磁層和太陽風中爆發性或瞬態性事件前期和期間的狀態和演化過程，進而探討磁尾能量儲存，釋放和輸運對這些事件本身可能存在的影響和因果關係。在過去的10年間，在磁層和/或太陽風中運行的三顆衛星Cluster，THEMIS和雙星不僅能夠提供精確的多點磁尾（瓣區和電漿片區）探測數據，而且三者相互配合能夠經常提供同時的太陽風和磁尾探測數據。這些以前從未有過的數據構成為本項目的順利實施提供了可靠的數據保準。
結題摘要
地球磁尾能量儲存，釋放和傳輸對於磁暴和亞暴的觸發和演化具有重要作用。本項目利用衛星探測數據和計算機模擬，研究磁尾電漿片在爆發性事件觸發和演化過程中能量儲存，釋放和傳輸過程，進而發現磁尾電漿片狀態與爆發性事件觸發和演化之間的聯繫以及可能的因果關係。本課題按計畫完成任務，共發表64篇SCI文章。基本實現了預期目標,取得了一系列重要進展，得到了學術界廣泛關注和高度評價, 1.磁尾能量儲存，釋放和傳輸（1）成功研發出一種新的發現磁零點方法(FOTE方法)。它不但能夠用於Cluster等大尺度結構分布的衛星，也能成功用在MMS這種小尺度結構分布的衛星上。進一步我們利用FOTE方法發現磁重聯中能量耗散並不發生在X點，而是發生在O點,挑戰了過去幾十年所建立起來的磁重聯的理論框架。（2）建立了一個基於U-B空間計算阿爾芬層新方法，很好地解釋了以往方法無法解釋的暴時同步軌道高能電子滲透現象。利用中國雙星計畫TC-1數據,構建了國際上第一個磁尾電漿片內邊界全球經驗模式，有關軟體已被用於分析衛星充電故障。（3）首次發現地球磁層和電離層電流耦合的觀測證據。研發出第一個基於物理過程的電離層電子沉降模式。（4）發現電漿片中多方指數並不是以往理想狀態下的絕熱多方指數，而是一個準等溫的多方指數,對電漿片磁流體力學能量輸運公式做出了重要修正。2. 磁尾能量儲存，釋放和傳輸與在磁暴和亞暴觸發和演化過程中的重作用（1）高速流在近地電漿片的剎車可以激發亞暴鍥形電流，多個連續高速流的剎車可以產生環電流。在近地高速流的剎車和反彈區域，能量電子得到有效加速。爆發性整體流攜帶的能量基本可以提供亞暴期間焦耳加熱和粒子沉降所消耗的能量,（2）亞暴和強對流能為電漿片提供大量的電離層上行氧離子，進而為環電流的增長提供了有利的條件。這些結果充分說明了磁尾高速流在磁暴和亞暴觸發過程中的重要作用。
