《空間電漿中電子相空間空洞的多維結構》是依託中國科學技術大學，由陸全明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：空間電漿中電子相空間空洞的多維結構
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陸全明
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
在地球極區、磁尾、舷激波區域和太陽風中經常可觀測到空間尺度在德拜長度量級的靜電孤立結構，在沿著平行於背景磁場的切線方向其平行電場呈雙極結構。理論和數值模擬結果表明，這種靜電孤立結構和電子相空間中的空洞有關，即屬於BGK（Bernstein-Greene-Kruskal）模。最近，關於電子相空間空洞的多維結構越來越受到人們的關注。觀測結果表明，在沿著平行於背景磁場的切線方向，垂直電場在電子相空間空洞中呈單極結構。而理論研究表明，背景磁場的強度對電子相空間空洞的多維結構有著重要的影響，在電子相空間空洞中沿著平行於背景磁場的切線方向呈單極結構的垂直電場是相空間空洞中切向不穩定性和背景磁場的致穩作用兩者平衡的結果。本項目擬結合自洽的粒子模擬和試驗粒子方法研究不同參數條件下電子相空間空洞的多維結構及其非線性演化，相空間空洞中的切向不穩定性和靜電哨聲波的關係，以及這些結果和衛星觀測資料之間的聯繫。
結題摘要
電子相空間空洞（電子空洞）是空間電漿中的一種基本物理過程，它和無碰撞磁場重聯及激波等其他物理過程有著密切的聯繫。最近的觀測和理論研究都表明在多維電子空洞中，沿著平行於背景磁場的切線方向，除平行電場呈雙極結構，還發現垂直電場呈單極結構。我們通過粒子模擬方法對二維的電子空洞的演化進行了研究，發現電子空洞的演化主要由切向不穩定性和背景磁場的致穩作用決定，切向不穩定性讓其扭曲，而電子的迴旋運動則傾向於讓電子密度均勻。在弱磁化電漿（電子迴旋頻率遠小於電漿頻率）中，切向不穩定性主導著電子空洞的演化。伴隨著電子空洞的扭曲，沿著磁場方向看去，電子空洞的垂直電場分量呈現雙極結構。隨著背景磁場的增強，電子空洞的演化越來越慢。垂直電場分量也會從雙極結構演化為單極結構。此外當磁場足夠強時，電子空洞可進而激發靜電哨聲波。此外，由於電子空洞中垂直電場的存在，會引起電子的漂移運動,引起電流,這種電流引起了電子空洞的規則的擾動磁場結構。在弱磁化電漿中，平行背景磁場方向的擾動磁場有單極結構，而垂直背景磁場的擾動磁場有四極結構。在強磁化電漿中，由於靜電哨聲波的存在，垂直背景磁場的擾動磁場分量也有條紋結構。
