《磁層多方指數研究》是依託河北大學，由龐學霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：磁層多方指數研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：龐學霞
- 依託單位：河北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在磁層MHD研究領域，電漿多方指數決定著磁尾壓力的平衡、質量能量輸運及磁重聯等重要物理現象的特性。而用傳統方法、大尺度數據計算得到的多方指數總是引起諸如“壓力平衡矛盾”和磁層亞暴能量輸運矛盾等問題。並且眾多文獻計算得到的多方指數分布特徵不明顯。本課題以均勻MHD伯努利積分能量為理論依據，尋找電漿片中具有均勻MHD伯努力積分的電漿流體元，以該電漿流體元的數據計算電漿片等區域的多方指數，研究電漿片中多方指數在不同環境的分布特徵。這些結果將對磁尾質量、能量輸運、磁重聯等研究起到促進作用。
結題摘要
多方指數是多方方程中聯繫電漿溫度T（或壓強p）和（數）密度n的一個關鍵參量。磁層多方指數的確定對空間天氣預報和磁層巨觀大尺度動力學研究具有重要意義。本工作採用Cluster衛星從2001年到2009年的數據，利用均勻MHD伯努利積分能量方法，研究了中心電漿片離子和磁鞘離子的多方過程。主要研究結果如下： 中心電漿片是一個複雜的系統，它包括許多具有不同多方關係的流線管和流線管之間的過渡層。熱焓是中心電漿片中最大的能量部分，流體運動動能和電磁能量平行分量（相對於離子流速v方向）大部分時間是可以忽略的。大部分中心電漿片均勻MBI區域的時間尺度都小於1 min。中心電漿片離子的多方指數範圍為從0.1到1.8，且具有一種準高斯分布。中心電漿片離子基本上是準等溫的，其多方指數在平靜時期和亞暴時期之間沒有明顯的差異。此外，電磁能量的出流擴散是中心電漿片中有效的離子冷卻機制，它可以減小多方指數，並向等壓類型偏移。 動能是磁鞘MHD伯努利積分能量中主要的組成部分，熱焓次之，電磁場能量最小。磁鞘離子多方指數的範圍為從-2到3。磁鞘中有兩種基本多方過程：占主導的等溫過程和局部的等壓過程。當相鄰流線管之間沒有電磁能交換時，磁鞘離子是等溫的。然而，當出流電磁能比率增大時，等壓多方過程開始出現。磁鞘中大部分經歷相同多方過程的流線管持續時間小於60 s。多方指數、離子溫度各向異性和MHD擾動的中值分布之間的良好對應關係表明，離子溫度各向異性和MHD擾動決定了磁鞘多方指數的空間分布。 上述結果清晰地揭示了磁層離子的基本狀態變化，對於更好地理解地球磁層中的物理現象具有重要的參考價值。
