《空間電漿的各向異性湍流譜研究》是依託北京大學，由肖池階擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：空間電漿的各向異性湍流譜研究
- 項目負責人：肖池階
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
空間電漿是研究電漿湍流的天然實驗室，也是研究日冕加熱、太陽風加熱加速、太陽風-磁層相互作用等空間物理前沿課題的主要途徑之一。傳統的空間電漿湍流研究主要依靠單點觀測數據，只能得到頻率空間的一維湍流譜。本項目基於Cluster，Themis等多點衛星探測數據、申請人已經掌握的兩種波矢量分析方法等，主要研究：（1）系統掌握目前主要的波矢量反演計算方法，比較它們各自的優缺點和適用條件；然後加以綜合利用或開發新方法；（2）系統分析太陽風湍流在三維波矢量空間的各種統計特性，特別是高於離子迴旋頻率，小於離子慣性長度的高頻高波數的各向異性湍流譜特徵、耗散區的波模（色散）性質、以及Hall效應對電漿湍流的影響等，為太陽風加熱加速機制研究進一步提供觀測依據；（3）研究部分對應冕洞、日冕物質拋射等能確定其太陽源區的行星際結構中的湍流譜，並與其源區的觀測特徵進行聯合分析。
結題摘要
行星際空間是研究電漿湍流的良好實驗室。本文基於Cluster衛星4點觀測，對包括太陽風電漿、行星際日冕物質拋射（ICME）等行星際電漿中的電漿比壓（Beta）分別為0.02，0.1，1等三種情況的電漿弱湍流和強湍流等進行了分析研究，得到以下結果： （1）用多衛星觀測得到了波數空間的功率譜（波數功率譜），與用泰勒假設得到的頻率空間的功率譜（頻率功率譜）可以存在顯著差別。對於電漿強湍流，雖然傳統的頻率功率譜冪指數有-5/3，-3/2等各種情況，但波數功率譜的觀測結果均與GS95模型較好； （2）基於K-filtering方法直接得到了電漿湍流的四維（頻率和波數）功率譜。通過都卜勒頻移並積分，我們得到了各向異性的波數空間功率譜。這些結果與GS95模型的符合較好。平行波數 (垂直波數 ) 對垂直（平行）背景磁場 的磁場擾動的影響很可能不能忽略。 （3）針對前人認為磁雲中的阿爾芬脈動在不到1AU的距離內會很快的耗散掉，本次研究給出了個反例。且所觀測到的磁雲中阿爾芬脈動是首次1AU附近的觀測；從磁雲中的阿爾芬脈動有可能推測對應的CME的觸發機制。 （4）在離子迴旋尺度附近，波數功率譜顯示了在平行和垂直磁場的方向上冪律不同；其冪率大小也在些亞離子迴旋尺度電漿湍流理論所預言範圍內。
