磁重聯中垂直重聯面的剪下流效應研究

《磁重聯中垂直重聯面的剪下流效應研究》是依託四川大學，由王嘉琦擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：磁重聯中垂直重聯面的剪下流效應研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王嘉琦
• 依託單位：四川大學

項目摘要

地磁空間中有很多電漿的突然暴發現象，這些現象通常認為是磁重聯所導致。磁重聯是將磁能轉化為電漿動能和熱能的主要途徑。電漿中會存在各種由內部不穩定性和因外部驅動所產生的剪下流，地球磁層的空間觀測中可以看到各種電漿流（Flows，Jets，Bursts），以及不同方向、不同強度、不同尺度的流的剪下。剪下流的存在會改變電漿平衡與穩定性質，影響很多重要的電漿物理過程，如磁重聯過程。經典的磁重聯模型是從靜態平衡出發的。當剪下流的時空尺度與磁重聯的時空尺度相當的時候，磁重聯的特徵較傳統理論相比會有顯著不同。本工作擬基於考慮剪下流（特別是垂直重聯面的剪下流）效應的磁重聯理論模型與Hall MHD數值模擬方法，結合Cluster和THEMIS衛星觀測數據以及神光II雷射電漿實驗數據，研究垂直重聯面的剪下流對磁重聯過程的影響，解釋有關的一些重要物理現象。

結題摘要

本項目是空間科學的重要研究方向，磁重聯研究也是空間探測中的常見電漿物理過程，同時也是磁約束聚變領域關鍵的科學問題之一，具有較大的探索意義。通常磁重聯等巨觀物理過程的理論模型是以靜平衡為背景，但由於剪下流的普遍性，動平衡的磁流體過程逐漸引起人們的重視。磁流體運動行為通常簡化為一維或二維的模型，由於垂直平面（Out-Of-Plane）的流剪下不直接耦合在平面內（In-Plane）的運動方程與磁感應方程中，因此這種剪下流模型在討論一維或二維問題中往往被忽略。申請人之前的工作表明垂直重聯面的剪下流同樣影響平面內的磁流體活動，尤其磁重聯過程。在此依據下，本項目討論磁重聯中垂直重聯面的剪下流效應。 通過本項目的研究，我們得到垂直重聯面的剪下流會通過與垂直平面磁場耦合進而改變磁重聯過程。這不僅會改變磁重聯的速度，甚至改變重聯走向。這些結論對磁重聯以及通量傳輸等重要的巨觀空間物理過程的觀測提出新的思路，也是目前空間觀測中熱點問題——次級磁島（Secondary Island）相關研究的重要部分，具有相當的理論與套用價值。