《行星際太陽風中磁場重聯動力學過程研究》是依託南昌大學，由徐曉軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：行星際太陽風中磁場重聯動力學過程研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐曉軍
- 依託單位：南昌大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
太陽風磁重聯是近年來行星際物理的前沿課題之一。雖然大量的重聯噴流區事件被報導出來，但是，重聯擴散區直接觀測證據的缺失使得對於行星際特別是1 AU 附近太陽風中是否存在磁場重聯仍存有爭議，因此，對太陽風磁重聯擴散區的證認顯得十分重要。觀測表明，太陽風磁重聯表現出了與磁層頂和磁尾重聯不同的特徵，比如大尺度，準穩態以及非爆發性等，是什麼原因造成了這些差異還有待深入分析，其中的物理過程也並不十分清晰,而行星際飛船觀測數據解析度不高是研究太陽風磁重聯的瓶頸之一。在本項目中，我們主要通過觀測手段來研究太陽風磁重聯的動力學過程，主要包括利用高解析度的磁層飛船處於太陽風中時獲得的高精度數據尋找並分析太陽風重聯擴散區特徵以及利用多飛船聯合觀測研究準穩態重聯可能存在的驅動因素和重聯噴流區的大尺度幾何位形，並結合太陽風磁重聯湍動特徵的研究，試圖從物理本質上解釋太陽風重聯所表現出來的特徵。
結題摘要
太陽風的加速和加熱一直是困擾空間物理界的一個重要問題。磁重聯作為一種非常有效的加熱和加速機制，常常被當作太陽風加熱和加速的候選機制之一。自太陽風中的磁重聯現象被發現以來，其很多性質都與地球磁層磁重聯存在很大的差異，例如重聯區都是準穩態的結構，重聯率普遍較低，沒有觀測到重聯的擴散區或者動力學效應，幾乎沒有電子和離子的加熱和加速等。這些特徵導致學者們普遍相信太陽風中的磁重聯很有可能是在太陽風附近觸發的，當它們在地球附近被我們觀測到時很有可能已經停止了。本項目研究太陽風磁重聯的動力學過程能幫助我們回答上述問題，因而對於太陽風磁重聯的研究意義重大。 通過本項目的實施，我們順利完成了本項目所提出的各項研究內容，並達到了預期的研究成果。我們首次在太陽風噴流區中找到了重聯動力學效應的直接證據，即離子和電子與磁場解耦導致的霍爾效應。從而證明在地球附近的太陽風磁重聯可以是動態的，並未停止。更進一步，我們利用三顆衛星的聯合觀測發現，太陽風中的磁重聯能在地球附近觸發。觀測顯示，導致重聯觸發的原因並不是壓縮效應，我們根據上下游衛星在有和沒有重聯的電流片同一個電流片裡面觀測到的不同的高能離子和超熱電子的情況，提出了高能離子和超熱電子觸發磁重聯的潛在機制。這個機制有可能解釋太陽日冕中一個太陽爆發事件誘發其他爆發事件隨後發生的情況。因此，我們的研究結果不僅解決了上述問題，而且對磁重聯的觸發理論也是一個重要貢獻。 此外，我們發現與磁重聯相關的電流片在穿越幾乎沒有載流子的近月尾跡時，裡面的重聯極有可能已經停止了。但是由於法向分量的存在，上下游入流區的磁力線有可能還是重聯在一起。換句話說，在這種情況下，電流片兩端的磁力線已經斷開並重新連線在一起了，但是與此對應的是並沒有磁能快速轉化為電漿的動能和熱能。我們還首次發現行星際磁重聯產生的湍流在能量耗散區具有獨特的多分形特性，這種特性又僅僅存在於在磁重聯擴散區附近，與背景太陽風湍流的單分形湍動特性有著明顯的區別。這些結果說明磁重聯過程中的磁能耗散是一個與尺度相關的間歇性過程，而太陽風湍流在大多數時候是通過波粒相互作用耗散的。
